[发明专利]一种含烷基苯共轭侧链的有机小分子及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含烷基苯共轭侧链的有机小分子及其制备方法和应用。利用以苯并二噻吩(BDT)为中心，向外并联两个噻吩构成七元稠环结构作为分子核、以烷基苯为共轭侧链、并且通过改变吸电子端基设计合成了一系列全新的、溶解性好、热稳定性好的以烷基苯为共轭侧链的A‑D‑A型小分子受体。引入烷基苯作为共轭侧链，可以拓展分子内共轭，拓宽并增强光吸收从而提高光电流；其次，苯具有良好的平面性，有助于增强分子间相互作用促进分子之间π‑π堆积，提高材料电子迁移率；另外，苯具有弱的给电子性，可以适当的调节能级。因此这类分子拥有强的光吸收能力、较高的电子迁移率以及合适的电子能级，适合于作为电子受体材料应用于制备有机太阳能电池。

技术领域

本发明涉及分子技术领域，具体涉及一种含烷基苯共轭侧链的有机小分子及其制备方法，以及以含烷基苯共轭侧链的有机小分子作为活性层电子受体材料在有机太阳能电池(OPV)中的应用。

背景技术

溶液加工的有机太阳能电池作为一个有希望的绿色能源技术由于具备一些独特的优势如：低成本、质轻、能够进行大面积器件制备等取得了很大的进展。基于以共轭聚合物或者有机小分子为给体、富勒烯衍生物为受体的有机太阳能电池的能量转换效率PCE已经超过了11％(M.Li,K.Gao,X.Wan,Q.Zhang,B.Kan,R.Xia,F.Liu,X.Yang,H.Feng,W.Ni,Y.Wang,J.Peng,H.Zhang,Z.Liang,H.L.Yip,X.Peng,Y.Cao,Y.Chen,Nat.Photonics,2017,11,85；J.Wan,X.Xu,G.Zhang,Y.Li,K.Feng and Q.Peng,Energy Environ.Sci.,2017,10,1739；B.Kan,M.Li,Q.Zhang,F.Liu,X.Wan,Y.Wang,W.Ni,G.Long,X.Yang and H.Feng,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,3886；D.Deng,Y.Zhang,J.Zhang,Z.Wang,L.Zhu,J.Fang,B.Xia,Z.Wang,K.Lu and W.Ma,Nat.commun.,2016,7,13740；Y.Liu,C.-C.Chen,Z.Hong,J.Gao,Y.M.Yang,H.Zhou,L.Dou,G.Li and Y.Yang,Sci.Rep.,2013,3,3356；X.Ouyang,R.Peng,L.Ai,X.Zhang and Z.Ge,Nat.Photonics,2015,9,520；J.Zhao,Y.Li,G.Yang,K.Jiang,H.Lin,H.Ade,W.Ma and H.Yan,Nature Energy,2016,1,15027.)。然而，富勒烯作为受体材料存在一定的缺陷，比如：在可见光范围吸收较弱、能级可调控性差、形貌不稳定等，因此近年来高性能的非富勒烯受体材料获得了较快的发展(Y.Lin,J.Wang,Z.G.Zhang,H.Bai,Y.F.Li,D.Zhu and X.W.Zhan,Adv.Mater.,2015,27,1170；Y.Lin,Q.He,F.Zhao,L.Huo,J.Mai,X.Lu,C.-J.Su,T.Li,J.Wang,J.Zhu,Y.Sun,C.Wang and X.W.Zhan,J.Am.Chem.Soc.,2016,138,2973；Y.Lin,Z.-G.Zhang,H.Bai,J.Wang,Y.Yao,Y.F.Li,D.Zhuand X.W.Zhan,Energy Environ.Sci.,2015,8,610.W.Zhao,S.Li,H.Yao,S.Zhang,Y.Zhang,B.Yang and J.H.Hou,J.Am.Chem.Soc.,2017,139,7148；S.X.Dai,T.F.Li,W.Wang,Y.Q.Xiao,T.K.Lau,Z.Y.Li,K.Liu,X.H.Lu,X.W.Zhan,Adv.Mater.,2018,30,1706571；T.F.Li,S.X.Dai,Z.F.Ke,L.X.Yang,J.Y.Wang,C.Q.Yan,W.Ma,X.W.Zhan,Adv.Mater.,2018,30,1705969.)。