有机光电化合物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】一种用于太阳能电池的有机光电化合物，由大的有机共轭单元体系和烷烃或类烷烃结构组成，其化合物的化学结构如式（）所示。该化合物通过将双醛端基化化合物与端基前体化合物进行克内费纳格尔缩合反应而制备，该有机光电化合物作为活化层用于太阳能电池、场效应晶体管、有机发光二极管或光伏器件的制备。本发明方法制备的有机光电化合物合成步骤简单、容易纯化、结构确定，以本发明中的有机光电材料制备的有机光伏器件具有优越的光伏性能，其光电转化效率可以达到8.40%。(I)
【专利说明】有机光电化合物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本申请属于有机光电材料领域，具体涉及一种用于太阳能电池的有机光电化合物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]太阳能是人类取之不尽、用之不竭、清洁无污染的可再生能源。太阳能发电(光伏)技术被认为是解决当前能源危机的最有效的方法之一。与传统的无机硅基太阳能电池相t匕,有机太阳能电池具有质量轻、成本低、可溶液处理、高的机械柔性、可制成大面积柔性器件等优点，具有诱人的应用前景。然而，目前的有机光伏电池能量的转换效率却与传统的硅基太阳能电池存在着较大的差距。通过分子结构的设计获得吸收光谱更加理想，能量转换效率更高的有机光电化合物对于整个有机光伏领域至关重要。与此同时，该有机光电化合物亦可应用于场效应晶体管、有机发光二极管器件的制备。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种新的用于太阳能电池的有机光电化合物，及其合成方法和应用。该有机光电化合物合成方法简单，容易纯化，结构确定。基于本发明中的有机光电材料制备的有机光伏器件具有较高的光电转化效率。
[0004]本发明的技术方案:
一种用于太阳能电池的有机光电化合物，由大的有机共轭单元体系和烷烃或类烷烃结构组成，为具有金属光泽的黑色固体粉末，其化合物的化学结构如通式(I)所示:
【权利要求】
1.一种用于太阳能电池的有机光电化合物，其特征在于:由大的有机共轭单元体系和烷烃或类烷烃结构组成，为具有金属光泽的黑色固体粉末，其化合物的化学结构如通式(I)所示:
其中: R1, R2分别为H、C1-C30烷基、C1-C30烷基取代基，C3-C30环烷基、C3-C30环烷基取代基、C「C3(I烷氧基、C1-C3tl烷硫基、卤代C1-C3tl烷基、卤代C3-C3tl环烷基、卤代C1-C3tl烷氧基，卤代C1-C3tl烷硫基，且R1与R2可以相同也可以不同；烷基基团可以是任意取代的，亦即取代或未取代的，当被取代时，取代基团选自下列基团:环烷基、芳基、杂芳基、杂脂环基、羟基、烷氧基、芳氧基、疏基、烧硫基、芳硫基、氰!基、卤代、擬基、硫代擬基、O-氣基甲酸基、N-氣基甲酸基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-酰氨基、N-酰氨基、S-亚磺酰氨基、N-亚磺酰氨基、C-羧基、O-羧基、异氰酸根合、氰硫基、异硫氰酸根合、硝基、甲硅烷基、三卤代甲烷磺酰基、-NR’ R’ ’或包括单-和二 -取代的氨基基团在内的氨基，及其被保护的衍生物；环烷基基团可以是任意取代的，亦即取代或未取代的；当被取代时，取代基团选自下列的基团:环烷基、芳基、杂芳基、杂脂环基、羟基、烷氧基、芳氧基、疏基、烧硫基、芳硫基、氛基、齒代、羰基、硫代羰基、O-氨基甲酰基、N-氨基甲酰基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-酰氨基、N-酰氨基、S-亚磺酰氨基、N-亚磺酰氨基、C-羧基、O-羧基、异氰酸根合、氰硫基、异硫氰酸根合、硝基、甲硅烷基、三卤代甲烷磺酰基、-NR’ R’ ’或包括单-和二 -取代的氨基基团在内的氨基，及其被保护的衍生物；η选取自正整数1-5 ； A1^ A2为有机共轭单元，即具有芳香性或与其它单元能形成分子内共轭的有机分子单元，其选自如下的基团1-3，A1和A2可以相同也可以不同，
上述Ap A2选用的基团中R3为H、C1-C30烷基、C1-C3tl烷基取代基、C3-C30环烷基、C3-C3tl环烷基取代基X1-C3tl烷氧基X1-C3tl烷硫基或其卤素取代的衍生物，所述卤素系指溴、氯、氟或碘。
2.如权利要求1所述有机光电化合物，其特征在于所述化合物的结构式为式(2)或式
(3):
其中， R1至R3分别独立地选自H、C1-C30烷基、C3-C30环烷基、C1-C30烷氧基、C1-C30烷硫基、卤代C1-C3tl烷基、卤代C3-C3tl环烷基或卤代C1-C3tl烷氧基，其中R1与R2可以相同也可以不同。
3.如权利耍求2所述Yi机)11[!化〈Y物，几:特征/|: 结构式为式(I)成式(5):
4.一种如权利要求1-3任一项所述有机光电化合物的制备方法,其特征在于:通过将双醒端基化化合物与端基前体化合物进行克内费纳格尔(Knoevenagel)缩合反应而制得，包括以下步骤: 1)在氩气保护下，将单醛端基溴代物与硒原子取代的三噻吩双锡化单体、溶剂a甲苯和催化剂a三苯基膦钯混合，加热回流反应1-7天，以二氯甲烷-石油醚为洗脱剂，过柱分离，制得中间体双醛端基化化合物； 2)将上述双醛端基化化合物、端基前体化合物、溶剂b和催化剂b混合，加热回流24小时，用氯仿萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂，经柱分离，制得有机光电化合物。
5.根据权利要求4所述有机光电化合物的制备方法，其特征在于所述中间体双醛端基化化合物的制备中: 1)所述单醛端基溴代物为5’，-溴-4-辛基-2-醛或5’，-溴-3，4’，-二辛基-[2，2’-二喔吩]_5_醒； 2)所述硒原子取代的三噻吩双锡化单体为2，5-双(3-辛基-5-(三丁基锡烷基)噻吩-2-取代)硒酚； 3)单醛端基溴代物与硒原子取代的三噻吩双锡化单体的质量比为2:1— 3:1，所述溶剂a甲苯与硒原子取代的三噻吩双锡化单体的用量比为10-100升/摩尔，催化剂aPd(PPh3)4与硒原子取代的三噻吩双锡化单体的摩尔比为0.1-20: 100。
6.根据权利要求4所述有机光电化合物的制备方法,其特征在于: 1)所述端基前体化合物为2-乙基罗丹宁(3-乙基-2硫氧代噻唑啉-2-酮，3-ethyl-2-th1xothiazolidin-4-one),辛基氰酸酯(3-oxoundecanenitrile),或者双氰基取代的乙基罗丹宁(2- (3-ethyl-4-oxothiazolidin_2-ylidene)malononitrile,以英文名称为准)； 2)所述溶剂b为氯仿、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或一种以上任意比例的混合物；3)溶剂b与双醛端基化化合物的用量比为10-30升/摩尔。
7.根据权利要求4所述有机光电化合物的制备方法，其特征在于:所述催化剂b为三乙胺和哌啶中的一种或两种任意比例的混合物，或者为乙酸铵、丙酸铵和丁酸铵中的一种或两种以上任意比例的混合物；催化剂b与双醛端基化化合物的摩尔比为2:10。
8.—种如权利要求1所述有机光电化合物的应用，其特征在于:作为活化层用于太阳能电池、场效应晶体管、有机发光 二极管或光伏器件的制备。
【文档编号】H01L51/46GK104130252SQ201410338508
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】陈永胜, 左易, 张强, 万相见, 李晨曦 申请人:南开大学