[发明专利]一种不对称的吲哚衍生物核小分子受体材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种不对称的吲哚衍生物核小分子受体材料及其制备方法，涉及有机太阳能电池材料领域。本发明的受体材料的结构通式为：其中Ar¹，Ar²和Ar³为独立的芳香基团，R¹为C₁‑C₂₀的烷基，R²为C₂‑C₁₂的烷基或烷基芳香基。本发明的小分子受体材料以吲哚衍生物为核，具有不对称的化学结构，与现有的具有双螺结构ITIC类小分子受体材料相比，本发明涉及的小分子受体材料具有单螺结构，表现出显著红移的吸收光谱，提高了对太阳光的利用率；能显著提高有机太阳能电池的光电流；应用于太阳能电池时具有能量转换效率高的优点。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池领域，特别是涉及一种不对称的吲哚衍生物核小分子受体材料及其制备方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，太阳能电池可以直接将太阳能转化为电能，因而成为解决能源危机和推动碳中和的重要途径和有效方法。有机太阳能电池作为第三代太阳能电池，可以通过涂膜、喷墨打印等便捷低成本的方式生产制备出柔性器件等优点，成为当今的研究热点之一。与传统的富勒烯衍生物受体材料相比，小分子受体材料具有以下突出的优点：1)分子易于设计，合成成本较低；2)在可见光甚至近红外区具有良好的吸光性能；3)分子能级易调；4)形貌稳定性较好等。2015年，占肖卫课题组首次报道A-D-A型小分子受体材料ITIC，这一突破性成果推动了小分子受体材料的迅猛发展。目前基于小分子受体的有机太阳能电池的最高能量转换效率已经取得突破了18％，离商业化生产近在咫尺。

ITIC作为一类经典A-D-A型小分子受体材料，其具有双螺结构，中间的给电子核以及末端的强吸电子基团所构成的推拉电子结构有利于分子内的电荷转移和拓宽吸收范围。为了进一步提高能量转换效率，拓宽吸收光谱和提高光电流尤为重要。因此，为了实现这一目的，亟需提供一种用于增强小分子受体核的给电子能力的吲哚衍生物核的小分子受体材料，从而进一步拓宽吸收光谱，提高光电流和能量转换效率，以解决现有技术中的不足之处显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种不对称的吲哚衍生物核小分子受体材料。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种不对称的吲哚衍生物核小分子受体材料，所述小分子受体材料具有不对称的单螺化学结构，以吲哚衍生物为核，其结构通式为：

通式(I)中，Ar¹为如下结构单元中的一种：

R³为H，或C₁-C₂₀的烷基；

Ar²为如下结构单元中的一种：

Ar³为如下结构单元中的一种：

R¹为C₁-C₂₀的烷基；

R²为C₂-C₁₂的烷基，或具有如下结构单元的一种：

其中，R⁴为C₂-C₁₂的烷基。

本发明的另一目的在于提供一种不对称的吲哚衍生物核小分子受体材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将通式(a)的化合物和通式(III)的化合物通过Suzuki偶联反应，得具有通式(b)的化合物；