一种星型小分子及其合成方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于三苯胺星型小分子及其合成方法和应用。制备过程如下：3-己基噻吩中加入正丁基氯化锡SnClBu3，制成锡试剂；锡试剂在氮气保护下加入4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑，反应后加入醋酸溶液，搅拌，淬灭锡试剂，除杂、重结晶得到针状固体4,7-二(3-己基噻吩)苯并噻二唑；间隔性的加入N-溴丁代二酰亚胺，搅拌反应重结晶后得到橙色针状固体；与三苯胺的硼酸酯通过Suzuki偶联；再加入4-吡啶硼酸，除杂、分离出上单边、双边和三边吡啶的终产物。合成的一种基于三苯胺星型小分子在器件中有好的膜形态，相分离尺寸适宜，有利于电荷的传输和收集，从而降低载流子的复合，提高了器件的短路电流。
【专利说明】一种星型小分子及其合成方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机太阳能电池材料【技术领域】，具体涉及一种基于三苯胺星型小分子 及其合成方法和应用。
【背景技术】
[0002] 传统能源如煤炭、石油、天然气等虽然是目前供能的主力军，但是它们的储备很有 限，而且引起的污染问题日益严重。因此，寻求安全环保、可再生的新能源成为了全世界科 学家孜孜不倦的课题，其中，太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源，受到人们的广泛关 注。有机太阳能电池起步较晚，电池效率与硅基太阳能电池还有较大差距，但是它具有材料 选择范围广、结构易调节、工艺简单、可大面积柔性制作等优点，从而得到研究者的广泛关 注。
[0003] 太阳能电池是一类将太阳能转化成电能的装置，一般分为无机硅太阳能电池和有 机太阳能电池，目前硅基太阳能电池已经实现了商品化，能量转换效率可以达到25%，但是 它对材料纯度要求高、工艺复杂导致成本高昂，限制了它的广泛应用。有机小分子太阳能电 池较聚合物太阳能电池起步略晚，相对聚合物太阳能电池，它有其独特的优势：分子结构确 定、易化学修饰、容易提纯等，因此得到广泛研究。
[0004] 活性层材料是太阳能电池的根本，它吸收光子、产生激子、激子分离、电荷传输等 过程都在活性层内，因此选择合适的活性层对提高太阳能电池的效率至关重要。活性层材 料由给体材料和受体材料组成。苯胺（TPA)具有良好的空穴传输率和给电子能力，被认为 是一类有前景的给体材料。以TPA为基础的小分子（包括以TPA为末端基团和以TPA为核 的小分子）在有机光伏器件（OPV)中得到了广泛的应用。占肖卫课题组报道了一个三维的 以TPA为中心，苯并噻二唑为桥联基团，四聚噻吩作支链，它与PC71BM共混的1:2混合作活 性层，显示出良好的膜形态，电池效率仍然较低。要得到高效率的太阳能电池，除了通过退 火、添加剂等办法不断优化器件，最根本的途径还是找到吸光范围宽、膜形态好、能级匹配 的材料。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种膜形态好、相分离尺寸适宜、电荷的传输和收集效率高 的小分子，其具有明确的分子结构，同时提供了 了制备方法和应用。
[0006] -种基于三苯胺的星型小分子，其结构式为：
[0007]
【权利要求】
1. 一种基于三苯胺的星型小分子，其特征在于结构式为：
2. 权利要求1所述星型小分子的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 3-己基噻吩中加入正丁基氯化锡SnClBu3，制成锡试剂； 2) 所得锡试剂在氮气保护下加入4, 7-二溴-2, 1，3-苯并噻二唑，IOO-120°C反应 10-14h后加入醋酸溶液，搅拌，淬灭锡试剂，除杂、重结晶得到针状固体4, 7-二（3-己基噻 吩）苯并噻二唑； 3) 针状固体中间隔性的加入N-溴丁代二酰亚胺，搅拌反应10-14h，经除杂、重结晶后 得到橙色针状固体； 4) 所得橙色针状固体与三苯胺的硼酸酯通过Suzuki偶联；在三氯甲烷中冰浴搅拌，间 隔性的加入N-溴丁代二酰亚胺，搅拌10-14h ; 5) 加入4-吡啶硼酸，除杂、分离出上单边、双边和三边吡啶的终产物。
3. 权利要求1所述星型小分子在有机太阳能电池材料方面的应用。
4. 权利要求1所述星型小分子作为有机太阳能电池中的给体材料。
【文档编号】C07D417/14GK104341411SQ201410486268
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】刘治田, 刘艳姣, 李超 申请人:武汉工程大学