[发明专利]双-噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物及其制备方法

说明书

本发明涉及双‑噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物及其制备方法。更具体地，本发明涉及新的成角的双‑噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物及其制备方法，其中所述方法包括使至少一种二卤代二噻吩化合物与至少一种末端炔烃反应以及随后的双成环反应。所述双‑噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物可以被适当地官能化和聚合，以产生可有利地用于构建光伏装置或半导体聚合物的电子给体化合物。此外，所述双‑噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物在官能化后可有利地用作发光太阳能集中器中的光谱转换器。

技术领域

本发明涉及新的双-噻吩并苯并噻吩并噻吩 (bis-thienobenzothienothiophene)化合物及其制备方法。

更具体地，本发明涉及双-噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物及其制备方法，其中所述方法包括使至少一种二卤代二噻吩化合物与至少一种末端炔烃反应，以及随后的双成环反应。所述双-噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物可以被适当地官能化和聚合以产生电子给体化合物，该电子给体化合物可有利地用于在刚性支撑体和柔性支撑体两者上构建光伏装置，诸如光伏电池、光伏模块、太阳能电池、太阳能模块。

此外，所述双-噻吩并苯并噻吩并噻吩化合物可以在适当的官能化后有利地用作用于制备半导体聚合物的单体。

根据本发明的化合物的另外的应用是在LSC-“发光太阳能集中器” (LuminescentSolar Concentrators)的领域中。事实上，当被适当地取代时，所述化合物可以有利地用作光谱转换器。

背景技术

光伏装置是能够将光辐射的能量转换为电能的装置。目前，可以用于实际应用的大多数光伏装置利用无机光敏材料、特别是高度纯的晶体硅的化学/物理性质。然而，由于硅的高生产成本，科学研究已经集中在开发具有共轭的、低聚物或聚合物结构的可选择的有机材料持续一段时间，用于获得有机光伏装置、诸如有机光伏电池的目的。事实上，与高度纯的晶体硅不同，所述有机材料的特征在于它们相对容易合成，生产成本便宜，并且相关的有机光伏装置不太重，以及允许所述有机材料在其中它们被使用的有机光伏装置的生命周期结束时被再循环。

尽管相对于无机光伏装置，这样获得的有机光伏装置具有潜在的较低的效率(η)，但是上文报道的优点使得使用所述有机材料在能量上和经济上具有吸引力。

诸如有机光伏电池的有机光伏装置的操作是基于电子受体化合物和电子给体化合物的组合使用。在现有技术状态中，有机光伏装置中最频繁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)，其在与电子给体化合物混合时导致最高的效率，所述电子给体化合物选自η-共轭聚合物，诸如聚噻吩类(η＞5％)、聚咔唑类(η＞6％)、聚(噻吩并噻吩)-苯并二噻吩(PTB)的衍生物(η＞8％)。

在有机光伏电池中光到电流的基本转换过程通过以下阶段发生：

1.通过电子给体化合物吸收光子，形成激子，即一对“电子-电子空穴”载流子。

2.激子在电子给体化合物的区域内扩散直到与电子受体化合物的界面；

3.在两个载流子中的激子的解离：在受体相(accepting phase)中(即在电子受体化合物中)的电子(-)和在给体相(donating phase)中(即在给电子化合物中)的电子空穴(+)；

4.运载由此在阴极处形成的电荷(通过电子受体化合物的电子)和在阳极处形成的电荷[通过电子给体化合物的电子空穴]，在有机光伏电池电路中产生电流。

伴随着激子的形成和随后的电子到电子受体化合物的损失的光吸收过程意味着电子从电子给体化合物的HOMO(“最高占据分子轨道”)到 LUMO(“最低未占分子轨道”)的激发，以及随后从此处迁移到电子受体化合物的LUMO。