一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法。本发明基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料，结构如说明书附图中图1所示。目前，具有给受体结构的窄带隙共轭小分子是当前研究的热点，三聚咔唑分子具有非常好的平面性，较高的载流子迁移率，并可以作为很好的电子给体。基于三聚咔唑类共轭小分子材料在有机场效应管和有机发光二级管中的应用已经有了一些研究。本发明公开了一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料，该材料具有很好的溶解性以及较宽的紫外吸收，本发明基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料可用作聚合物太阳能电池的给体材料、有机场效应晶体管的n-型半导体材料和有机光导体的给体材料等。
【专利说明】一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机太阳电池材料领域，特别涉及一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法。在全球正面临能源危机的情况下，光电转换技术被认为是最重要的可再生能源之一。其中，有机太阳电池具有廉价、质轻、可大面积制备的优点收到了广泛的关注。获得高光电转换效率的重要因素之一是开发性能优异的电子给体材料。目前，最高的转换效率已达10%。
【背景技术】
[0002]共轭小分子在有机太阳能电池中的应用也是一个很重要的研究方向。共轭小分子具有结构精确，容易纯化以及分子结构多样化等优点，在有机太阳能电池中有重要应用。另外，由于结构的精确可控性，小分子能最大限度的减少批次的影响，还可作为模型分子来深入研究分子结构与性能的关系。从器件制作方法的角度，共轭小分子可以分类为蒸镀加工型小分子和可溶液加工型小分子。相对于蒸镀的方法而言，溶液法加工更加简易，节约能源，容易应用于工业生产。目前，可以使用溶液法加工器件的小分子越来越多，已经显示出其良好的性能，最高能量转换效率已经到达6.7%，这一数值已经可以跟聚合物材料相媲美。
[0003]有机太阳能电池的主要性能参数包括光电转换效率(PCE，Π)，开路光电压(Voc)，短路光电流(Isc)/短路光电流密度(Jsc)，填充因子(FF)，入射光子-电子转换效率(IPCE)以及电池的寿命等。开路电压的高低与最高未占有轨道(HOMO)能级密切相关，HOMO能级越低，开路电压越高。短路电流依赖于材料对太阳光的有效吸收，激子在材料两相界面的有效分离以及电荷在两相中快速的传输。经过多年的深入研究，人们在材料的设计思路上形成了一些共识，总结如下:(I)具有较低的能隙(最佳值大概在1.5eV)，从而有效地吸收太阳光转化为短路电流；(2)具有合适的HOMO和LUMO能级从而获得较高开路电压和较小的给受体LUMO能级差避免能量的损失；(3)较好的溶解性及与富勒烯衍生物的相容性以利于溶液法加工并能形成纳米尺度优化的形貌。基于以上的思路，多种窄带隙的有机材料被设计合成出来并应用在有机太阳能电池中。
[0004]本发明公开了一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法。本发明基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料，结构如式I所示。目前，具有给受体结构的窄带隙共轭小分子是当前研究的热点，三聚咔唑分子具有非常好的平面性，较高的载流子迁移率，并可以作为很好的电子给体。基于三聚咔唑类共轭小分子材料在有机场效应管和有机发光二级管中的应用已经有了一些研究。本发明公开了一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料，该具有很好的溶解性以及较宽的紫外吸收，本发明基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料可用作聚合物太阳能电池的给体材料、有机场效应晶体管的η-型半导体材料和有机光导体的给体材料等。
【发明内容】
[0005]本发明旨在一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法
[0006]本发明中TCZTBT的制备方法如下:
【权利要求】
1.一种新型的基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料及其制备方法。
2.权利要求1所述材料的方法，主要步骤是:氮气气氛下，以甲苯和水为溶剂，将4-(5-(4-(5-溴噻吩-2-基)-[1，2，5]苯并噻二唑-7-基)噻吩-2-基)-氮，氮-二苯基苯胺和2，6，10-三(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)_氮-三(己基)三聚咔唑，摩尔比为3: 1，在四(三苯基膦)钯催化下在100-120°C温度下反应5天，得到式TCZTBT结构基于三聚咔唑类窄带隙共轭小分子材料。
【文档编号】C07D487/04GK103664950SQ201210322617
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】李翠红, 卢珍, 薄志山 申请人:北京师范大学