本发明专利技术涉及一类基于基于5,6‑双氟苯并噻二唑单元，具有A'(D‑A)
【技术实现步骤摘要】
基于5,6-双氟苯并噻二唑单元的齐聚物光伏供体材料的制备及应用
本专利技术涉及有机光伏材料领域，具体涉及一类A'(D-A)2DA'型齐聚物供体材料的合成及应用。
技术介绍
在能源日益消耗的今天，有机太阳能电池（OSCs）作为一种清洁的能源转化方法而备受青睐。它具有成本低、重量轻、来源广及分子结构容易调整、可实现大面积柔性器件制备等优点，受到全球科研工作者的广泛关注[1]。经过三十年的不懈努力，当前OSCs的光电转换效率（PCE）在单层器件中已突破13%[2-5]，叠层器件的效率已经超过17%[6]。在有机太阳能电池的活性层给体材料方面，齐聚物(OligomerMaterials,OMs)光伏材料由于具有聚合物的优良成膜性能，及有机小分子的高电荷迁移能力、确定的分子结构、批次重现性好等优点，近年已成为有机太阳能电池的一个新的研究热点。Bazan课题组[7-8]较早报道了具有优异成膜和结晶性能的、含氟取代苯并噻二唑和二噻吩并硅杂环戊二烯结构单元的齐聚物光伏材料，它们表现了较低电化学帶隙(1.33～1.55eV)；之后，魏志祥课题组[9]报道了一种基于二维苯并二噻吩和双氟取代苯并噻二唑的齐聚物光伏材料O-PBDTdFBT，其空穴迁移率为7.0×10−4cm2V−1s−1，高于相应聚合物的空穴迁移率。但是，目前基于D-A嵌段单元的齐聚物光伏材料的文献报道较少，且基于D-A嵌段单元的齐聚物光伏材料的分子结构与光伏性能的关系尚未清晰。本专利技术旨在构建具有A'(D-A)nDA'分子构架的齐聚物光伏供体材料，通过分子内的多元D-A作用，拓宽材料的吸收光谱；通过末端的双元吸电子单元，调节材料的材料的分子能级和载流子传输性能，从而改善材料的光伏性能，获得高效的齐聚物光伏供体材料。附：主要参考文献[1]DengD,ZhangY,ZhangJ,etal.Fluorination-enabledoptimalmorphologyleadstoover11%efficiencyforinvertedsmall-moleculeorganicsolarcells[J].NatCommun,2016,7,13740[2]ZhaoW,LiS,YaoH,etal.Molecularotimizationenablesover13%efficiencyinorganicsolarcells[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2017,139(21):7148-7151[3]CuiY,YaoH,GaoB,etal.Fine-tunedphotoactiveandinterconnectionlayersforachievingover13%efficiencyinafullerene-freetandemorganicsolarcell[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2017,139(21):7302-7309[4]XuX,YuT,BiZ,etal.Realizingover13%efficiencyingreen-solvent-processednonfullereneorganicsolarcellsenabledby1,3,4-thiadiazole-basedwide-bandgapcopolymers[J].AdvancedMaterials,2018,30(3):1703973[5]FeiZ,EisnerFD,JiaoX,etal.Analkylatedindacenodithieno[3,2-b]thiophene-Basednonfullereneacceptorwithhighcrystallinityexhibitingsinglejunctionsolarcellefficienciesgreaterthan13%withlowvoltagelosses[J].AdvancedMaterials,2018,30(8):1705209[6]MengL,ZhangY,WanX,etal.Organicandsolution-processedtandemsolarcellswith17.3%efficiency[J].Science,2018,361,1094–1098[7]LiuX,SunY,PerezL.etal.Narrow-band-gapconjugatedchromophoreswithextendedmolecularlengths[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2012,134(51),20609-12[8]LiuX,SunY,HsuB.B.etal.Designandpropertiesofintermediate-sizednarrowband-gapconjugatedmoleculesrelevanttosolution-processedorganicsolarcells[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2014,136(15),5697-708[9]YuanL,ZhaoY,ZhangJ.etal.OligomericDonorMaterialforHigh-EfficiencyOrganicSolarCells:BreakingDownaPolymer[J].AdvancedMaterials,2015,27(28),4229-33。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一类具有A'(D-A)2DA'型齐聚物光伏材料的合成及应用。这类齐聚物具有优良的吸收太阳光的能力；较好的电荷传输性能；良好的溶液加工性、热稳定性能，是有机太阳能电池理想的给体材料。一类基于4,7-双(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)-5,6-双氟苯并[c][1,2,5]噻二唑受体单元的A'(D-A)2DA'型齐聚物光伏材料，其特征在于具有通式I所示的分子结构。式I：其中A'为：D为：A为：所述的一类基于双氟苯并噻二唑的具有A'(D-A)2DA'构型的齐聚物供体材料制备方法按下述方法进行：（1）4,7-双(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)-5,6-双氟苯并[c][1,2,5]噻二唑受体单元(A)的合成：在反应瓶中加入4,7-二溴-5,6-双氟苯并[c][1,2,5]噻二唑；3-(2-乙基己基)噻吩锡试剂，催化剂，和溶剂。将反应瓶抽真空，置换氮气三次，置于110oC下反应12h，反应结束后水洗、萃取、通过旋转蒸发仪蒸发溶剂，以石油醚为洗脱剂进行柱层析分离，得到黄色固体。（2）Br-A-Br的合成：在反应瓶中加入A、溴代丁二酰亚胺(NBS)和四氢呋喃溶剂，常温反应过夜，以石油醚为洗脱剂，经柱层析分离得到橙红色固体。（3）Br-A-D-CHO的合成：在反应瓶中加入Br-A-Br、D的单锡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一类基于4,7-双(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)-5,6-双氟苯并[c][1,2,5]噻二唑受体单元的A'(D-A)
【技术特征摘要】
20190221 CN 20191012942401.一类基于4,7-双(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)-5,6-双氟苯并[c][1,2,5]噻二唑受体单元的A'(D-A)2DA'型齐聚物光伏材料，其特征在于具有通式I所示的分子结构
式I：
其中A'为：
D为：
A为：
。
2.如权利要求1式I...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾子倩，郭佳莉，郝儒林，马超，范燕凯，邓晓媛，钱宇，朱卫国，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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