[发明专利]一种共轭有机小分子太阳能电池受体材料化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于噻吩[3,4‑b]并噻吩的A‑Q‑D‑Q‑A型共轭有机小分子太阳能电池受体材料化合物及其制备方法与其在有机光电领域的应用。同时还涉及在此基础上制备的有机光伏器件，有机光电功能器件和半导体材料组合物。

技术领域

本发明涉及噻吩[3,4-b]并噻吩与引达省并二噻吩类制备成的A-Q-D-Q-A型共轭有机小分子太阳能电池受体材料化合物及其制备方法及其在有机光电领域的应用。

背景技术

近年来，有机太阳能电池具有可溶液加工、质轻、低成本以及可制备成柔性、大面积、可穿戴式器件等优点，成为太阳能电池领域的研究热点。通过对活性层分子的合理设计与合成，并对器件结构进行优化，基于富勒烯受体的有机太阳能电池的效率目前为止达到了10％以上(Yuhang Liu,Jingbo Zhao,Zhengke Li,Cheng Mu,Wei Ma,Huawei Hu,KuiJiang,Haoran Lin,Harald Ade,He Yan.Nature Communications,2014,5:5293)。

然而，富勒烯受体材料由于在可见-近红外光区吸收较弱、能量带隙可调范围窄等因素限制了有机太阳能电池效率的进一步提升。因此设计与合成新型的小分子受体材料取代富勒烯受体材料是进一步提高有机光伏器件效率的有效途径。噻吩[3,4-b]并噻吩是一类典型的受体结构单元，目前广泛应用于聚合物给体材料，但在有机太阳能电池受体材料开发方面还未见报道。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种含有噻吩[3,4-b]并噻吩与引达省并二噻吩类共轭有机小分子太阳能电池材料。

本发明所提供的共轭有机小分子太阳能电池材料，其结构式如式Ⅰ所示：

其中，M为

其中，R₁-R₃相同或者不同，独立选自：氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基或者任选取代的以下基团：烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、-OR_a、-SR_a、-NR_aR_b、-C(＝O)R_c、-C(＝O)OR_c、-S(＝O)R_c、-S(＝O)₂R_c、-(O-(CH₂)_x-O)_yH；

其中，R_a、R_b、R_c彼此独立地选自氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基、羰基、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基；

任选取代的基团选自：卤素、羟基、巯基、氰基、硝基、羰基、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基；

优选地，R₁-R₃为相同或者不同，独立选自：氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基或者任选取代的以下基团：C_1-30烷基、C_2-30烯基、C_2-30炔基、C_3-30环烷基、C_3-20杂环基、C_3-30芳基、C_3-30杂芳基、-OR_a、-SR_a、-NR_aR_b、-C(＝O)R_c、-C(＝O)OR_c、-S(＝O)R_c、-S(＝O)₂R_c、-(O-(CH₂)_x-O)_yH；