[发明专利]一种苯并[4;5]噻吩并[2;3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物及其应用

说明书

本发明公开了一种苯并[4,5]噻吩并[2,3‑b]呋喃为核心骨架的衍生化合物及其应用，其应用的有机太阳能电池包含光敏区域，其光敏区域包含与至少一种有机受体材料接触的至少一种有机供体材料，其中供体材料和受体材料形成供体‑受体异质结，并且光敏区域包含至少一种苯并[4,5]噻吩并[2,3‑b]呋喃为核心骨架的衍生化合物。

技术领域：

本发明涉及具有光敏区域的有机太阳能电池技术领域，尤其涉及一种苯并[4,5]噻吩并[2,3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物及其应用。

背景技术：

由于日益减少的化石原料和在这些原料燃烧中形成并作为温室气体的CO2，由太阳光直接产生能量起到越来越大的作用。“光生伏打”应理解为意指辐射能、主要是太阳能直接转化成电能。

与无机太阳能电池相反，在有机太阳能电池中，光不直接产生自由电荷载体，而是首先形成激子，即电子-空穴对形式的电中性激发态。这些激子仅可通过非常高的电场或在合适的界面上分离。在有机太阳能电池中，足够高的场是得不到的，所以所有现有关于有机太阳能电池的概念都基于在光敏界面(有机供体-受体界面或异质结)上的激子分离。为此，需要已在有机材料体积中产生的激子可以扩散至该光敏界面。

激子扩散至活性界面在有机太阳能电池中起决定性作用。为了有助于光电流，在良好有机太阳能电池中的激子扩散长度必须至少为大约光的典型穿透深度大小，以便可利用光的主要部分。太阳能电池的效率取决于其开放电路电压(Voc)。这表示用开放电路辐射的电池的最大电压。其它重要的参数是短电路电流密度(Jsc)、填充因子(FF)和系数(η)。

第一个含有酞菁的有效有机太阳能电池是由Tang于1986年(C.W.Tang等, Appl.Phys·Lett·48,183(1986))报道的。此电池含有两层体系，是由作为p-导体的酮酞菁(CuPc)和作为n-导体的芘-3,4:9,10-四梭酸二苯并咪哩(PTCBI)组成的，并显示1%的效率。

本发明目的为提供一种苯并[4,5]噻吩并[2,3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物，可改进有机太阳能电池中的能量转换效率。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种苯并[4,5]噻吩并[2,3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物及其应用。

本发明的一种苯并[4,5]噻吩并[2,3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物，其结构通式如式Ⅰ所示：

（式Ⅰ）

其中，Ar₁选取碳原子数为6～18的芳环或共轭杂环中的任意一种，Ar₂选取碳原子数为6～18的芳环或共轭杂环中的任意一种，Ar选取碳原子数为9～18的芳环、共轭杂环的任意一种。

本发明的一种苯并[4,5]噻吩并[2,3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物，其结构通式如式Ⅰ所示：

（式Ⅰ）

其中，Ar₁选取苯基、联苯基、、萘基、、或中的任意一种，Ar₂选取苯基、联苯基、、萘基、、或中的任意一种，Ar选取咔唑基、3-苯基咔唑基、异喹啉基中的任意一种。

优选的，苯并[4,5]噻吩并[2,3-b]呋喃为核心骨架的衍生化合物，它选自下列任意一种化合物：

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