專利名稱：一種螺芴類衍生物及其制備方法和應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機太陽能電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螺芴類衍生物及其制備方法和應用。
背景技術(shù)：
太陽能是人類取之不盡、用之不竭、清潔無污染的可再生能源。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，包括無機太陽能電池和有機太陽能電池。有機太陽能電池是一種正在進行研究的新型太陽能電池，與無機太陽能電池相t匕，具有質(zhì)輕、價廉、可溶液處理、高的機械柔性、可制成柔性大面積器件等優(yōu)點，其歷史可追溯到1958年，Kearns和Calvin將鎂酞菁染料層夾在兩個功函數(shù)不同的電極之間支撐了第一個有機光電轉(zhuǎn)化器件，觀察到了 200mV的開路電壓，同無機太陽能電池相比，光電轉(zhuǎn)化效率極低。在此后的二十年之間，有機太陽能電池領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)新不多。1986年，柯達公司的鄧青云博士將四羧基茈的一種衍生物和銅酞菁組成的雙層膜，將兩層膜分別與兩個電極進行連接制成了有機太陽能電池，該有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率達到I %左右，雖然與無機太陽能電池相差較遠，但是已經(jīng)是一個很大的突破。該有機太陽能電池中的雙層膜本質(zhì)是一個異質(zhì)結(jié)，相當于用兩種有機半導體材料來模仿無機異質(zhì)結(jié)太陽能電池，該種雙層膜異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)為有機太陽能電池研究開拓了一個新的方向，時至今日這種結(jié)構(gòu)仍然是有機太陽能電池研究的重點之一。雙層膜異質(zhì)結(jié)型有機太陽能電池的雙層膜分別為作為給體和受體，其中，作為給體的有機半導體材料吸收光子后產(chǎn)生空穴-電子對，電子注入到作為受體的半導體材料中，空穴和電子得到分離。 在這種體系中，電子給體為P型，電子受體則為η型，從而空穴和電子分別傳輸?shù)絻蓚€電極上，形成光電流?？扇苄陀袡C小分子材料具有明確分子結(jié)構(gòu)，單分散性，可重復合成及提純步驟等優(yōu)點，已成為可應用溶液加工技術(shù)制備有機太陽能電池的理想材料之一。而可溶性有機小分子應用于有機太陽能電池中需要具有較好的成膜性，與受體材料能級匹配并有良好的相容性。因此窄帶系，高遷移率的可溶性有機給體小分子是一類具有發(fā)展前景的光伏材料。螺芴類芳香化合物具有較大的共軛體系和特有的螺共軛效應，這種特有的結(jié)構(gòu)特性導致在固態(tài)分子發(fā)生纏結(jié)，有效地防止了結(jié)晶的形成，因而幾乎所有這種具有無定形態(tài)螺旋結(jié)構(gòu)的材料都具有較高的玻璃轉(zhuǎn)換溫度，同時可以有效減少分子聚集或激發(fā)復合物的形成，從而更能有效地提高，有機電致發(fā)光器件的光純度和穩(wěn)定性。因此，合成出新的能較好的吸收太陽光的螺芴類衍生物具有重要的應用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種螺芴類衍生物及其制備方法和應用，該螺芴類衍生物對可見光具有較好的吸收作用，可以用于小分子給體材料。
一種螺芴類衍生物，其結(jié)構(gòu)如式(I)所示；
權(quán)利要求
1.種螺芴類衍生物，其特征在于，其結(jié)構(gòu)如式(I)所示；
2.據(jù)權(quán)利要求1所示的螺芴類衍生物，其特征在于，所述的螺芴類衍生物為化合物1-1，化合物1-2或化合物1-3 ； 化合物1-ι的結(jié)構(gòu)式如下:
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在惰性氣體保護下，鈀催化劑存在的條件下，4，7-二溴苯并噻二唑與4-己基-2-三丁基錫噻吩發(fā)生Stille偶聯(lián)反應，經(jīng)后處理得到化合物II，化合物II的結(jié)構(gòu)如下:
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，所述的含受體端基單體為丙二腈、氰基乙酸辛酯或3-乙基饒丹寧。
5.據(jù)權(quán)利要求3或4所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的后處理包括使用三氯甲烷和乙醇的混合溶劑進行重結(jié)晶。
6.據(jù)權(quán)利要求5所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的混合溶劑中三氯甲烷和乙醇的體積比為1: 0.8 1.2。
7.據(jù)權(quán)利要求3或4所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述的有機溶劑為甲苯。
8.據(jù)權(quán)利要求3或4所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述的催化劑為烷基胺。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的螺芴類衍生物的制備方法，其特征在于，所述的烷基胺為三乙胺。
10.種應用于有機太陽能電池領(lǐng)域的小分子材料，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的螺芴 類衍生物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種螺芴類衍生物，其結(jié)構(gòu)如式(I)所示；式(I)中，R1、R2、R3和R4為端基受體基團，獨立地選自如式(I-a)、式(I-b)或式(I-c)所示的基團。該螺芴類衍生物對可見光的吸收能力強，可以作為一種小分子給體材料應用于有機太陽能領(lǐng)域。本發(fā)明還公開了螺芴類衍生物的制備方法，以4，7-二溴苯并噻二唑和4-己基-2-三丁基錫噻吩為起始原料，依次經(jīng)過Stille偶聯(lián)反應、維爾斯邁爾-哈克反應、溴代反應、Suzuki偶聯(lián)反應和費納格爾縮合反應得到螺芴類衍生物。
文檔編號H01L51/46GK103087056SQ20131001838
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者方俊鋒, 葉丹丹, 張文俊, 胡釗, 閔超 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所