[发明专利]IDTV类有机小分子及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种IDTV类有机小分子，该IDTV类有机小分子为A‑D‑A型有机小分子或A‑π‑D‑π‑A型有机小分子，A‑D‑A型有机小分子由中间体M1和A在溶剂和催化剂作用下，进行Knoevenagel缩合反应得到；A‑π‑D‑π‑A型有机小分子由中间体M2和A在溶剂和催化剂作用下，进行Knoevenagel缩合反应得到。本发明的A‑D‑A和A‑π‑D‑π‑A构型的小分子，通过改变中心核的侧链，π桥引入和不同末端A，实现对小分子结构、吸收光谱、带隙、前线分子轨道能级等光电性能的调控，具有可调控的吸收光谱，同时具有良好的热稳定性，还拥有高的开路电压，可应用于制备太阳能电池。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池技术领域，尤其涉及一种IDTV类有机小分子及其制备方法 与应用。

背景技术

太阳能电池是一种将光能转换为电能的装置，包括无机太阳能电池和有机太阳能电池。 无机太阳能电池已经实现工业化，具有高寿命，高转化效率等优点，但是其制备工艺复杂以 及成本高，限制了其应用范围。有机太阳能电池(OSCs)具有低成本、质量轻、制作工艺简 单、易于大面积制备等优点，备受关注。19世纪90年代Yu等(G.Yu,J.Gao,J.C.Hummelen, F.Wudl,A.J.Heeger,Science 1995,270,1789-1791)提出本体异质结型太阳能电池以来，有机 太阳能电池的能量转换效率(PCE)不断提高，显示出广阔的应用和研发前景。近年来，基 于非富勒烯受体(NFA)材料的聚合物太阳能电池(PSCs)发展迅速，其PCE不断提高，目 前已经超过15％(Yuan J.,Zhang Y.,Zhou L.,et al.Single-JunctionOrganic Solar Cell with over 15％Efficiency Using Fused-Ring Acceptor withElectron-Deficient Core.Joule,2019, https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.01.004；Fan B.,Zhang D.,Li M.,et al.Achieving over 16％Efficiency for Single-Junction Organic Solar Cells.Sci.China Chem.,2019,https://doi.org/10.1007/s11426-019-9457-5)。其中新型高效NFA材料开发是其PCE得以提高的 关键。

芳亚甲基取代的引达省并二噻吩(IDTV)具有独特的芳基共轭侧链，使其具有共轭程度 加大、给电子能力增强、平面性提高和分子间的π-π堆积加强的特点。然而，利用IDTV单 元构筑NFA材料方面并没有相关的研究报道。因此，设计合成基于IDTV单元的新型小分子， 并用作聚合物太阳能电池中的受体材料具有重要的理论和实际研究意义。

发明内容

本发明针对芳亚甲基取代的引达省并二噻吩(IDTV)类有机小分子作为太阳能电池材料 种类少，应用领域窄等不足，提供一种基于芳亚甲基取代的引达省并二噻吩的A-D-A和 A-π-D-π-A型有机小分子，通过改变不同芳亚甲基共轭侧链、π桥和吸电子末端(A)，能够 实现对小分子结构、吸收光谱、带隙、前线分子轨道能级等光电性能的调控，达到制备出优 异光电性能的小分子光电功能材料的目的。其制备方法简单，回收率高，可应用于制备太阳 能电池。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种IDTV类有机小分子，所述IDTV类有机小分 子为A-D-A型有机小分子，所述A-D-A型有机小分子具有以下式I的结构式：

所述式I中，所述R₁选自以下基团中的任意一种：

所述A选自以下基团中的任意一种：