[发明专利]一种噻吩修饰新型有机光伏材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏材料领域，特别涉及一种噻吩修饰新型有机光伏材料，还涉及该光伏材料的制备方法。

背景技术

随着全球范围内能源紧缺和环保问题的日益突出，可再生能源的利用引起广泛的重视。光伏发电作为一种重要的可再生能源形式，它是目前可再生能源中技术最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，越来越受到人们的关注。过去几十年中，太阳能电池板的制造业规模迅速扩大。2013年，美国太阳能产业的增长率高达116％，在新能源技术领域中首屈一指。美国太阳能光伏发电项目“太阳能之星”装机容量达1.5万kW；日本SANYO太阳能方舟发电功率达到630kW，每年发电53万kWh；国内建成的深圳国际园林花卉博览园光伏并网发电系统装机容量达1MW，目前已投入使用。

最早的光伏效应是EdmundBequerel在1839年发现的，一百多年后(1954年)，随着硅半导体工业的发展，第一个能用于实际发电的太阳能电池才在贝尔实验室问世。这个太阳能电池以硅半导体的p-n结为基础，光电转化效率为6％。

有机太阳能电池作为一种新型的电池，以其独有的特点，不断的吸引着更多的人投入到这个领域的研究和开发中来。其发展速度之快也得益于其独有的优点和特性，例如：有机材料合成成本低、功能易于调制、柔韧性及成膜性都较好；加工过程相对简单,可低温操作,器件制作成本也较低；可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等。当然现有有机太阳能材料仍有不少缺点：材料迁移率低，高体电阻，从而导致能量转换率低；材料的稳定性和耐久性不够好，电池寿命短。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种能量转化率高、稳定性好、耐久性好的噻吩修饰新型有机光伏材料。

技术方案：本发明提供的一种噻吩修饰新型有机光伏材料，其结构式如式(I)或式(II)所示：

其中，R1和R2分别独立的为H或1-5个碳原子的直链或支链烷烃。

本发明还提供了上述噻吩修饰新型有机光伏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)DMF溶剂中，化合物(1)与POCl₃室温反应0.5-1.5h，得化合物(2)；

(2)碱性条件下，化合物(3)于340-350℃反应8-12h，分子内环合，得化合物(4)；

其中，R1和R2分别独立的为H或1-5个碳原子的直链或支链烷烃；

(3)在TFA催化剂、DDQ氧化剂存在下，化合物(2)和化合物(3)室温反应8-12h，得式(I)所示的化合物；

其中，R1和R2分别独立的为H或1-5个碳原子的直链或支链烷烃。

其中，步骤(1)中，化合物(1)与POCl₃的摩尔比为1：(2-3)；步骤(3)中，化合物(2)和化合物(4)的摩尔比为(1-1.2)：1。

本发明还提供了一种噻吩修饰新型有机光伏材料，其结构式如式(III)或式(IV)所示：

本发明还提供了上述噻吩修饰新型有机光伏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)DMF溶剂中，化合物(1)与POCl₃室温反应0.5-1.5h，得化合物(2)；

(2)碱性条件下，化合物(3-3)于340-350℃反应8-12h，分子内环合，得化合物(4-3)；

(3)在TFA催化剂、DDQ氧化剂存在下，化合物(2)和化合物(4-3)室温反应8-12h，得式(III)和式(IV)所示的化合物；

其中，步骤(1)中，化合物(1)与POCl₃的摩尔比为1：(2-3)；步骤(3)中，化合物(2)和化合物(4-3)的摩尔比为(1-1.2)：1。

本发明还提供了一种噻吩修饰新型有机光伏材料衍生物，其结构式如式(V)或式(VI)所示：

本发明还提供了上述噻吩修饰新型有机光伏材料衍生物的制备方法，包括以下步骤：在氩气保护下，在三乙胺、四(三苯基膦)钯存在下，化合物(III)和CuI85-90℃反应24-26h，即得化合物(V)；在氩气保护下，在三乙胺、四(三苯基膦)钯存在下，化合物(IV)和CuI85-90℃反应24-26h，即得化合物(VI)。