专利名称：一系列不对称方酸菁小分子及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一系列不对称方酸菁小分子及制备方法，以及该类方酸菁小分子在有机太阳能电池中的运用。
背景技术：
目前，能源危机和环境问题日益严峻，太阳能作为一种永不枯竭的清洁能源得到了大家的重视。有机太阳能电池(OPV)较无机太阳能电池有成本低、重量轻、柔韧性好等显著优点。近年来，相较于聚合物太阳能电池，小分子有机太阳能电池由于具有确定的分子结构、确定的分子质量和易提纯等优点，因而受到了广泛的关注及研究。为推进其实用化进程，研究开发更多在可见及近红外区有强烈吸收、容易制备的小分子化合物给体材料对于提高光伏器件的效率具有重要意义。方酸菁染料因其优良的光化学和光物理稳定性，以及在可见和近红外光区的强烈吸收，在有机太阳能电池领域的应用逐渐引起了人们的兴趣。2008年，Pagani et al第一次报道了基于溶液加工的对称型方酸菁小分子有机太阳能电池，其光电转化效率(PCE)为1.24%(J.Am.Chem.S oc.2008, 130, 17640-1764L )。至今为止，基于溶液加工的对称型方酸菁小分子的本体异质结有机太阳能电池的PCE已达5.50% (Adv.Energy.Mater.2011，I, 184-187.)，同时其双层有机太阳能电池的PCE高达6.30% (Nano Lett.2011,11，4261-4264.)，表明方酸菁材料在此领域极富应用前景。较之目前性能优良的1，3-对称型方酸菁光伏材料，不对称方酸菁的性能相对低下，申请人仅检索到四篇不对称方酸菁化合物在 OPV 中的应用(Angew.Chem., Int.Ed.2009，48，8776- 8779 ; Sol.EnergyMater.Sol.Cells 2012，98，224-232 ;ACS Nano 2012，6，972-978 ;J.Mater.Chem.2012,22,6704-6710), ACS Nano中报道的材料性能最佳，但光学能隙约在2.0 eV，相对较高，与太阳光谱的匹配不佳。方酸菁化合物是由方酸与富电子芳环或杂环缩合而成，可形成1，3-取代(结构示于下图)，根据Χ、γ相同或不相同，又分为对称与不对称两种类型。一般而言，不对称方酸菁具有更好的溶解性，最重要的是具有更丰富的结构可调性，已经在染料敏化太阳电池、静电复印、近红外增感等光敏应用方面具有较对称型方酸化合物更为优异的性能。因而设计、合成新型不对称方酸菁光伏材料，对构建新型高效光伏材料具有重要意义。
权利要求
1.一系列具有通式I结构的不对称方酸菁小分子，A、B代表不同富电芳香环单元，
2.如权利要求1所述任一不对称方酸菁小分子的制备方法，其特征在于步骤和反应条件为:在高纯氩气保护下，依次加入等摩尔量配比的两个反应底物，以甲苯:正丁醇=1:1(体积比)的混合溶液作为溶剂，加热分水回流反应13 h，反应完毕，蒸发溶剂至干，将得到的残余物进行柱层析分离，收集相应组分，重结晶即可，合成路线如下:
3.如权利要求1所述任一不对称方酸菁小分子在光电功能器件中的应用。
4.如权利要求3所述不对称方酸菁小分子的应用，其特征在于所述光电功能器件为有机太阳能电池。
全文摘要
本发明提供一系列新型不对称方酸菁小分子及制备方法和运用。采用两种不同的富电芳香单元作为给体，将具有高电子亲合势的1,3-方酸单元引入共轭体系中作为受体，形成给体—受体—给体型不对称方酸菁小分子，不仅获得低带隙小分子材料，使其吸收光谱覆盖可见及近红外区450-800nm，而且这类化合物都具有良好的溶解性和成膜性，这些都非常有利于制备性能优良的有机太阳能电池。
文档编号C07D209/86GK103214410SQ20131011402
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者黄艳, 杨琳, 陈静, 杨道宾, 卢志云 申请人:四川大学