专利名称：腈取代喹吖啶酮类化合物及其在有机太阳能电池中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于有机太阳能技术领域，具体涉及一类腈取代喹吖啶酮化合物及其在有 机太阳能电池中的应用。
背景技术：
目前常见的太阳能电池有单晶/多晶硅类、非晶硅类、铜铟镓硒类、碲化镉类、有 机层状/体异质结类、染料敏化类等。其中单晶/多晶硅类太阳能电池技术最为成熟，效 率最高，为第一代太阳能电池。据报道，在澳大利亚新南威尔士大学的马丁 ·格林研究组， 单晶硅太阳能电池的效率已经达到25%。尽管目前晶体硅太阳能电池已经实现大规模商 业化生产，但由于原材料硅棒和硅片的价格居高不下，生产过程成本高，使得硅系太阳能电 池很难普及。对于铜铟镓硒类和碲化镉类太阳能电池来说，铟资源的短缺和重金属元素镉 的毒性问题使得这两种太阳能电池的应用前景具有较大的不确定性。1991年，瑞士化学家 Gratzel首次制备了染料敏化太阳能电池，其转换效率达到了 7. 1%。经过20年的发展，染 料敏化太阳能电池的最高效率已经达到11%。目前在染料敏化太阳能电池中，常见的电解 质仍然为液体，因此对器件的封装有严格的要求。尽管在2003年，使用了 I2/Nal固态聚合 物电解质的染料敏化太阳能电池在英国制备成功，但效率相比液态电解质的燃料敏化太阳 能电池要低。有机薄膜太阳能电池由于其材料成本低廉，样式丰富，工艺简单，可以快速和大面 积制备在柔性基底等优点，成为目前最具应用潜力的太阳能电池之一。早期的太阳能电池 为单层器件，活性层使用单一材料，器件转换效率非常低。在1986年邓青云博士提出了给 受体异质结太阳能电池的概念并实现了 的转换效率后，有机太阳能电池得到了迅速的 发展。目前小分子层状有机太阳能电池的转换效率已经超过5%。1995年A. J. Heeger设 计出体异质结有机太阳能电池后，采用低能耗和高效的溶液加工方法来实现高速大面积制 备柔性薄膜太阳能电池成为可能。此外，体异质结电池大大增加了给受体材料的接触面积， 解决了有机材料激子扩散距离短导致层状器件薄膜无法做厚的问题。有机体异质结太阳能电池已经实现商业化，比如solarmer公司开发的新材料已 经实现7. 9%的转换效率(小面积器件)。其大尺寸(36平方英寸)器件的转换效率也达 到了 3. 9%。目前有机体异质结太阳能电池中最常用的材料是聚己基噻吩(典型为P3HT) 和取代的富勒烯(WSSPCBM)类衍生物。由于富勒烯类衍生物在可见光区吸收有限，使 得器件光电流主要来源于给体材料P3HT的吸收。这限制了器件的光吸收效率和吸收范围， 最终也限制了器件的转换效率。此外，富勒烯类衍生物由于制备成本较高，也一定程度上限 制了该类材料的广泛应用。目前科学家正在研究与开发新型、低成本且在可见光区有较好 吸收特性的有机小分子/聚合物受体材料来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一类在可见光区550-700nm范围内有较好吸收、可以溶液加工、性能良好的有机体异质结太阳能电池材料，器件的光电转化效率可以达到1. 57%。经研究发现，腈取代喹吖啶酮在可见光区具有较好的吸收特性，同时具有较好的 电子迁移率。本发明的对象是结构式(I)、(II)和(III)所示的化合物
权利要求
1. 一种腈取代喹吖啶酮类化合物，其特征在于以腈取代喹吖啶酮为基本结构骨架， 通式如(I)、(II)或(III)所示，(II)(ΠΙ)其中，R1J2为C1-C12的烷基A1-C12的烷氧基、C1-C12的取代烷基、芳香基、取代芳香基、 芳香稠环或取代芳香稠环；民、R4、R5> R6为氢、C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基、Cl-C12的取代 烷基、芳香基、取代芳香基、芳香稠环、取代芳香稠环或卤素；R7为C1-C12的烷基、C1-C12的烷 氧基或C1-C12的取代烷基，η代表噻吩的个数，为1，2或3。
2.权利要求1所述的腈取代喹吖啶酮类化合物在用于制备有机太阳能电池方面的应用。
3.如权利要求2所述腈取代喹吖啶酮类化合物在用于制备有机太阳能电池方面的应 用，其特征在于有机太阳能电池带有一个或多个活性层，在这些活性层中至少有一层含有 一种或多种化合物(I)、(II)或(III)。
4.如权利要求3所述腈取代喹吖啶酮类化合物在用于制备有机太阳能电池方面的应 用，其特征在于活性层是一个光吸收层和/或一迁移层和/或一电荷注射层。
全文摘要
本发明涉及一种腈取代喹吖啶酮类化合物及其在制备有机太阳能电池中的应用。本发明所述化合物是以腈取代喹吖啶酮为基本结构骨架的喹吖啶酮衍生物，或是以腈取代2，9-噻吩喹吖啶酮为基本结构骨架的喹吖啶酮衍生物。本发明的化合物可用于制备带有一个或多个活性层的有机太阳能电池，活性层中至少一层含有一种或多种本发明的化合物。活性层可以是一个光吸收层和/或一迁移层和/或一电荷注射层。利用本发明化合物制备的体异质结太阳能电池器件的填充因子较高，光谱响应范围达到700nm，可溶液加工，利于工业化生产。
文档编号C07D471/04GK102060854SQ20101055943
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者王悦 申请人:吉林大学