有機(jī)光電化合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種用于太陽(yáng)能電池的有機(jī)光電化合物，由大的有機(jī)共軛單元體系和烷烴或類烷烴結(jié)構(gòu)組成，其化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如式（）所示。該化合物通過(guò)將雙醛端基化化合物與端基前體化合物進(jìn)行克內(nèi)費(fèi)納格爾縮合反應(yīng)而制備，該有機(jī)光電化合物作為活化層用于太陽(yáng)能電池、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)發(fā)光二極管或光伏器件的制備。本發(fā)明方法制備的有機(jī)光電化合物合成步驟簡(jiǎn)單、容易純化、結(jié)構(gòu)確定，以本發(fā)明中的有機(jī)光電材料制備的有機(jī)光伏器件具有優(yōu)越的光伏性能，其光電轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到8.40%。(I)
【專利說(shuō)明】有機(jī)光電化合物及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)屬于有機(jī)光電材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于太陽(yáng)能電池的有機(jī)光電化合物及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是人類取之不盡、用之不竭、清潔無(wú)污染的可再生能源。太陽(yáng)能發(fā)電(光伏)技術(shù)被認(rèn)為是解決當(dāng)前能源危機(jī)的最有效的方法之一。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)硅基太陽(yáng)能電池相t匕,有機(jī)太陽(yáng)能電池具有質(zhì)量輕、成本低、可溶液處理、高的機(jī)械柔性、可制成大面積柔性器件等優(yōu)點(diǎn)，具有誘人的應(yīng)用前景。然而，目前的有機(jī)光伏電池能量的轉(zhuǎn)換效率卻與傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池存在著較大的差距。通過(guò)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)獲得吸收光譜更加理想，能量轉(zhuǎn)換效率更高的有機(jī)光電化合物對(duì)于整個(gè)有機(jī)光伏領(lǐng)域至關(guān)重要。與此同時(shí)，該有機(jī)光電化合物亦可應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)發(fā)光二極管器件的制備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種新的用于太陽(yáng)能電池的有機(jī)光電化合物，及其合成方法和應(yīng)用。該有機(jī)光電化合物合成方法簡(jiǎn)單，容易純化，結(jié)構(gòu)確定。基于本發(fā)明中的有機(jī)光電材料制備的有機(jī)光伏器件具有較高的光電轉(zhuǎn)化效率。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種用于太陽(yáng)能電池的有機(jī)光電化合物，由大的有機(jī)共軛單元體系和烷烴或類烷烴結(jié)構(gòu)組成，為具有金屬光澤的黑色固體粉末，其化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如通式(I)所示:

【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽(yáng)能電池的有機(jī)光電化合物，其特征在于:由大的有機(jī)共軛單元體系和烷烴或類烷烴結(jié)構(gòu)組成，為具有金屬光澤的黑色固體粉末，其化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如通式(I)所示:
其中: R1, R2分別為H、C1-C30烷基、C1-C30烷基取代基，C3-C30環(huán)烷基、C3-C30環(huán)烷基取代基、C「C3(I烷氧基、C1-C3tl烷硫基、鹵代C1-C3tl烷基、鹵代C3-C3tl環(huán)烷基、鹵代C1-C3tl烷氧基，鹵代C1-C3tl烷硫基，且R1與R2可以相同也可以不同；烷基基團(tuán)可以是任意取代的，亦即取代或未取代的，當(dāng)被取代時(shí)，取代基團(tuán)選自下列基團(tuán):環(huán)烷基、芳基、雜芳基、雜脂環(huán)基、羥基、烷氧基、芳氧基、疏基、燒硫基、芳硫基、氰!基、鹵代、擬基、硫代擬基、O-氣基甲酸基、N-氣基甲酸基、O-硫代氨基甲?；?、N-硫代氨基甲?；?、C-酰氨基、N-酰氨基、S-亞磺酰氨基、N-亞磺酰氨基、C-羧基、O-羧基、異氰酸根合、氰硫基、異硫氰酸根合、硝基、甲硅烷基、三鹵代甲烷磺?；?NR’ R’ ’或包括單-和二 -取代的氨基基團(tuán)在內(nèi)的氨基，及其被保護(hù)的衍生物；環(huán)烷基基團(tuán)可以是任意取代的，亦即取代或未取代的；當(dāng)被取代時(shí)，取代基團(tuán)選自下列的基團(tuán):環(huán)烷基、芳基、雜芳基、雜脂環(huán)基、羥基、烷氧基、芳氧基、疏基、燒硫基、芳硫基、氛基、齒代、羰基、硫代羰基、O-氨基甲?；-氨基甲?；-硫代氨基甲?；-硫代氨基甲?；?、C-酰氨基、N-酰氨基、S-亞磺酰氨基、N-亞磺酰氨基、C-羧基、O-羧基、異氰酸根合、氰硫基、異硫氰酸根合、硝基、甲硅烷基、三鹵代甲烷磺?；?、-NR’ R’ ’或包括單-和二 -取代的氨基基團(tuán)在內(nèi)的氨基，及其被保護(hù)的衍生物；η選取自正整數(shù)1-5 ； A1^ A2為有機(jī)共軛單元，即具有芳香性或與其它單元能形成分子內(nèi)共軛的有機(jī)分子單元，其選自如下的基團(tuán)1-3，A1和A2可以相同也可以不同，
上述Ap A2選用的基團(tuán)中R3為H、C1-C30烷基、C1-C3tl烷基取代基、C3-C30環(huán)烷基、C3-C3tl環(huán)烷基取代基X1-C3tl烷氧基X1-C3tl烷硫基或其鹵素取代的衍生物，所述鹵素系指溴、氯、氟或碘。
2.如權(quán)利要求1所述有機(jī)光電化合物，其特征在于所述化合物的結(jié)構(gòu)式為式(2)或式
(3):
其中， R1至R3分別獨(dú)立地選自H、C1-C30烷基、C3-C30環(huán)烷基、C1-C30烷氧基、C1-C30烷硫基、鹵代C1-C3tl烷基、鹵代C3-C3tl環(huán)烷基或鹵代C1-C3tl烷氧基，其中R1與R2可以相同也可以不同。
3.如權(quán)利耍求2所述Yi機(jī))11[!化〈Y物，幾:特征/|: 結(jié)構(gòu)式為式(I)成式(5):

4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述有機(jī)光電化合物的制備方法,其特征在于:通過(guò)將雙醒端基化化合物與端基前體化合物進(jìn)行克內(nèi)費(fèi)納格爾(Knoevenagel)縮合反應(yīng)而制得，包括以下步驟: 1)在氬氣保護(hù)下，將單醛端基溴代物與硒原子取代的三噻吩雙錫化單體、溶劑a甲苯和催化劑a三苯基膦鈀混合，加熱回流反應(yīng)1-7天，以二氯甲烷-石油醚為洗脫劑，過(guò)柱分離，制得中間體雙醛端基化化合物； 2)將上述雙醛端基化化合物、端基前體化合物、溶劑b和催化劑b混合，加熱回流24小時(shí)，用氯仿萃取，合并有機(jī)相，無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓除去溶劑，經(jīng)柱分離，制得有機(jī)光電化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述有機(jī)光電化合物的制備方法，其特征在于所述中間體雙醛端基化化合物的制備中: 1)所述單醛端基溴代物為5’，-溴-4-辛基-2-醛或5’，-溴-3，4’，-二辛基-[2，2’-二喔吩]_5_醒； 2)所述硒原子取代的三噻吩雙錫化單體為2，5-雙(3-辛基-5-(三丁基錫烷基)噻吩-2-取代)硒酚； 3)單醛端基溴代物與硒原子取代的三噻吩雙錫化單體的質(zhì)量比為2:1— 3:1，所述溶劑a甲苯與硒原子取代的三噻吩雙錫化單體的用量比為10-100升/摩爾，催化劑aPd(PPh3)4與硒原子取代的三噻吩雙錫化單體的摩爾比為0.1-20: 100。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述有機(jī)光電化合物的制備方法,其特征在于: 1)所述端基前體化合物為2-乙基羅丹寧(3-乙基-2硫氧代噻唑啉-2-酮，3-ethyl-2-th1xothiazolidin-4-one),辛基氰酸酯(3-oxoundecanenitrile),或者雙氰基取代的乙基羅丹寧(2- (3-ethyl-4-oxothiazolidin_2-ylidene)malononitrile,以英文名稱為準(zhǔn))； 2)所述溶劑b為氯仿、二氯甲烷和四氫呋喃中的一種或一種以上任意比例的混合物；3)溶劑b與雙醛端基化化合物的用量比為10-30升/摩爾。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述有機(jī)光電化合物的制備方法，其特征在于:所述催化劑b為三乙胺和哌啶中的一種或兩種任意比例的混合物，或者為乙酸銨、丙酸銨和丁酸銨中的一種或兩種以上任意比例的混合物；催化劑b與雙醛端基化化合物的摩爾比為2:10。
8.—種如權(quán)利要求1所述有機(jī)光電化合物的應(yīng)用，其特征在于:作為活化層用于太陽(yáng)能電池、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)發(fā)光 二極管或光伏器件的制備。
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK104130252SQ201410338508
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】陳永勝, 左易, 張強(qiáng), 萬(wàn)相見(jiàn), 李晨曦 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)