[发明专利]用于制备苯并二噻吩化合物的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备苯并二噻吩化合物的方法。

更具体地，本发明涉及一种包括使至少一种一卤代的二噻吩化合物与至少一种内炔进行反应的用于制备苯并二噻吩化合物的方法。

所述苯并二噻吩化合物，在适当的官能化和聚合后，能够有利地用于在刚性和柔性支架两者上构建光伏器件诸如，例如光伏电池、光伏模块、太阳能电池、太阳能模块。此外，所述苯并二噻吩化合物能够有利地用作发光太阳能集中器(LSC)中的光谱转换器(spectrum converter)。所述苯并二噻吩化合物还能够有利地用作在半导体聚合物的制备中的单体单元的前体。

光伏器件能够将光辐射的能量转化为电能。目前，能够用于实际应用中的大多数的光伏器件利用无机类型的光敏材料，特别地高纯度的晶体硅的理化性质。然而由于硅的高生产成本，为了获得诸如，例如有机光伏电池的有机光伏器件，科学研究一直将其努力定向于具有共轭的低聚的或聚合的结构的替代的有机材料的研发。与高纯度的晶体硅不同，事实上，有机性质的这些材料具有相关的合成设备、低生产成本、相关的光伏器件减轻的重量的特点且还允许在有机类型的所述材料被用于的有机光伏器件的寿命周期的最后回收有机类型的所述材料。

尽管相对于无机光伏器件，因此获得的有机光伏器件的效率(η)可能较低，但以上指出的优势使得有机类型的这些材料的使用在能量方面和经济上令人关注。

诸如，例如有机光伏电池的有机光伏器件的运行是基于电子受体化合物和电子给体化合物的组合使用。在现有技术的状态下，在有机光伏器件中最广泛使用的电子受体化合物是富勒烯衍生物，特别是PC61BM(6，6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯)或PC71BM(6，6-苯基-C₇₁-丁酸甲酯)，当它们与电子给体化合物混合时，达到最大效率，电子给体化合物选自π-共轭的聚合物，诸如，例如聚噻吩(η＞5％)、聚咔唑(η＞6％)、聚(噻吩并噻吩)-苯并二噻吩(PTB)的衍生物(η＞8％)。

在有机光伏电池中，将光转化为电流的基本转化方法通过下列步骤进行：

1.将光子吸收在电子给体化合物的部分上，并形成激子，即一对“电子-电子空隙(或空穴)”电荷转运体；

2.激子在电子给体化合物区域中扩散，直到具有电子受体化合物的界面；

3.将激子在两种电荷转运体中离解：(在受体相中(即，在电子受体化合物中)的电子(-)和在给体相中(即，在电子给体化合物中)的电子空隙(或空穴)(+))；

4.将因此形成的电荷传输到阴极(电子，通过电子受体化合物)和阳极(电子空隙(或空穴)，通过电子给体化合物)，并在有机光伏电池的电路中产生电流。

具有形成激子和随后将电子给予到电子受体化合物的光吸收过程导致电子从电子给体化合物的HOMO(最高占据分子轨道)激发到LUMO(最低未占分子轨道)，且随后从电子给体化合物的LUMO通到电子受体化合物的LUMO。

当有机光伏电池的效率取决于通过激子的离解产生的自由电子的数量，自由电子的数量又能够与被吸收的光子的数量直接相关时，主要影响所述效率的电子给体化合物的结构特性之一是在电子给体化合物的HOMO和LUMO轨道之间存在的能量的差异，或所谓的带隙。特别地，在电子给体化合物能够收集光子并有效地将光子转化为电能，即所谓的“光子收获”或“光收获”的过程时，最大波长值取决于此差异。为了获得可接受的电流，带隙，即给体化合物的HOMO和LUMO之间的能量的差异一定不要过高以允许最高数目的光子的吸收，但是同时不要过低，因为它可能降低在器件电极处的电压。

在最简单的操作方法中，有机光伏电池通过在通常由氧化铟锡(ITO)(阳极)和铝(Al)(阴极)组成的两个电极之间引入电子受体化合物和电子给体化合物的混合物的薄层(约100纳米)(结构被称为“本体异质结”)来制造。为了制造这种类型的层，通常制备两种化合物的溶液且随后从该溶液开始，依靠适当的沉积技术诸如，例如“旋涂”、“喷涂”、“喷墨印刷”和类似的技术在阳极[氧化铟锡(ITO)]上制造光敏膜。最后，在经干燥的膜上沉积对电极[即，铝阴极(A1)]。任选地，能够在电极和光敏膜之间引入能够发挥电的、光学的或机械的性质的特定功能的其他的另外的层。