[发明专利]一系列不对称方酸菁小分子及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一系列新型不对称方酸菁小分子及制备方法和运用。采用两种不同的富电芳香单元作为给体，将具有高电子亲合势的1,3‑方酸单元引入共轭体系中作为受体，形成给体—受体—给体型不对称方酸菁小分子，不仅获得低带隙小分子材料，使其吸收光谱覆盖可见及近红外区450‑800 nm，而且这类化合物都具有良好的溶解性和成膜性，这些都非常有利于制备性能优良的有机太阳能电池。

本申请是“一系列不对称方酸菁小分子及制备方法和应用”申请的分案申请，原申请的申请日为2013年04月03日，申请号为201310114027.9，发明名称为“一系列不对称方酸菁小分子及制备方法和应用”。

一、技术领域

本发明涉及一系列不对称方酸菁小分子及制备方法，以及该类方酸菁小分子在有机太阳能电池中的运用。

二、背景技术

目前，能源危机和环境问题日益严峻，太阳能作为一种永不枯竭的清洁能源得到了大家的重视。有机太阳能电池(OPV)较无机太阳能电池有成本低、重量轻、柔韧性好等显著优点。近年来，相较于聚合物太阳能电池，小分子有机太阳能电池由于具有确定的分子结构、确定的分子质量和易提纯等优点，因而受到了广泛的关注及研究。为推进其实用化进程，研究开发更多在可见及近红外区有强烈吸收、容易制备的小分子化合物给体材料对于提高光伏器件的效率具有重要意义。

方酸菁染料因其优良的光化学和光物理稳定性，以及在可见和近红外光区的强烈吸收，在有机太阳能电池领域的应用逐渐引起了人们的兴趣。2008年，Pag ani et al第一次报道了基于溶液加工的对称型方酸菁小分子有机太阳能电池，其光电转化效率(PCE)为1.24％(J.Am.Chem.Soc.2008,130,17640-17641.)。至今为止，基于溶液加工的对称型方酸菁小分子的本体异质结有机太阳能电池的 PCE已达5.50％(Adv.Energy.Mater.2011,1,184-187.)，同时其双层有机太阳能电池的PCE高达6.30％(Nano Lett.2011,11,4261-4264.)，表明方酸菁材料在此领域极富应用前景。较之目前性能优良的1,3-对称型方酸菁光伏材料，不对称方酸菁的性能相对低下，申请人仅检索到四篇不对称方酸菁化合物在OPV中的应用(Angew.Chem.,Int.Ed.2009，48，8776-8779；Sol.Energy Mater.S ol.Cells2012，98，224-232；ACS Nano 2012，6，972-978；J.Mater.Chem. 2012，22，6704-6710)，ACSNano中报道的材料性能最佳，但光学能隙约在2. 0eV，相对较高，与太阳光谱的匹配不佳。

方酸菁化合物是由方酸与富电子芳环或杂环缩合而成，可形成1,3-取代(结构示于下图),根据X、Y相同或不相同，又分为对称与不对称两种类型。一般而言，不对称方酸菁具有更好的溶解性，最重要的是具有更丰富的结构可调性，已经在染料敏化太阳电池、静电复印、近红外增感等光敏应用方面具有较对称型方酸化合物更为优异的性能。因而设计、合成新型不对称方酸菁光伏材料，对构建新型高效光伏材料具有重要意义。

三、发明内容

本发明的目的之一在于提供一系列新型不对称方酸菁小分子。

本发明提供具有如下通式Ⅰ的不对称方酸菁小分子，A、B代表不同的富电芳香环单元，

其结构特征在于：

所述A为如下基团1：

基团1：

所述B为如下基团2、基团3、基团4中的任意一个，

基团2：

基团3：