[发明专利]一种[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料及其制备方法和应用，属于光伏材料技术领域。其结构由式(I)表示。本发明还提供了该[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料的制备方法和应用。该类光伏材料制备时主要是通过stille偶联的方法，将[2.1.3]苯并硒二唑单元通过碳‑碳单键与另一个电子给体单元噻吩苯并呋喃相连接，得到[2.1.3]苯并硒二唑类有机小分子材料。该合成路线简单，成本低且合成方法具有普适性，可以较好的推广应用于其他的[2.1.3]苯并硒二唑类材料的合成；[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料具有更大的共轭结构，有望获得更宽的紫外‑可见吸收光谱和载流子迁移率；且[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料具有较低的HOMO能级，对氧的稳定性高，有利于制备性能更加稳定的太阳能电池器件。

技术领域

本发明涉及光伏材料技术领域，特别是指一种[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料及其制备方法和应用。

背景技术

近5年来，有机小分子太阳能电池获得了快速的发展，其光伏性能已经达到了聚合物太阳能电池的水平[Jiaoyan Zhou,Yi Zuo,Xiangjian Wan,Guankui Long,Qian Zhang,Wang Ni,Yongsheng Liu,Zhi Li,Guangrui He,Chenxi Li,Bin Kan,Miaomiao Li,Yongsheng Chen.Journal of the American Chemical Society.2013,135,8484.]。但是高性能的小分子光伏材料种类还比较少，因此需要设计与合成更多种类的有机小分子光伏材料，通过结构的修饰来进一步优化光伏性能。

[2.1.3]苯并硒二唑(BSe)是一个重要的电子受体单元，BSe基聚合物近年来在电致变色、传感器、发光二极管和太阳能电池等方面得到了广泛的研究[(1)Wanjun Tang,Xuewen Chen,Yingping Zou,Bo Liu,Hong Zhong,Chunyue Pan.Journal of AppliedPolymer Science,2012,128,3678.(2)Erjun Zhou,Junzi Cong,Kazuhito Hashimoto,Keisuke Tajima.Macromolecules,2013,46,763.]。但是，将BSe作为受体单元与其他芳香杂环给体单元偶联后应用于有机小分子太阳能电池少见报道。事实上，BSe与苯并噻二唑(BT)化学结构类似，且Se原子的外围电子比S原子的更容易离域，因而可以获得更宽的吸收光谱和更高的载流子迁移率。BT作为电子受体在聚合物/有机太阳能电池中得到了成功的应用。例如，Mario Leclerc课题组利用BT与2,7咔唑聚合制备了聚合物PCDTBT，这个光伏材料对太阳光的吸收主要集中在300～700nm，制备的太阳能电池的开路电压高达0.89V，获得了3.6％的能量转换效率[Nicolas Blouin,Alexandre Michaud,and MarioLeclerc.Advanced Materials,2007,19,2295.]。Guillermo C.Bazan课题组将BT作为电子受体运用到有机小分子太阳能电池中，合成p-DTS(FBTTh₂)₂，当p-DTS(FBTTh₂)₂与PC₇₁BM共混，制备的太阳能电池获得了高达7％的能量转换效率[John A.Love,ChristopherM.Proctor,Jianhua Liu,Christopher J.Takacs,Alexander Sharenko,Thomas S.vander Poll,Alan J.Heeger,Guillermo C.Bazan,and Thuc-Quyen Nguyen.AdvancedFunctional Materials,2013,19,2295.]。

鉴于光伏材料在太阳能电池领域中广泛的应用前景,研究出新的[2.1.3]苯并硒二唑类光伏材料具有重要意义。

发明内容