一种硫原子稠环的电子受体材料及其制备方法和应用技术

本申请公开一种硫原子稠环的电子受体材料及其制备方法和应用。该受体材料特点如下：(1)利用电子受体—电子给体—电子受体—电子给体—单子受体(A‑D‑A‑D‑A)的分子结构，降由于分子内电子推拉效应，可有效降低化合物的LUMO能级和带隙，有利于电子的注入和传输，并得到具有近红外吸收性能的材料；(2)与经典的母核为碳原子稠环电子受体相比，本发明专利技术设计将硫原子引入稠环电子结构，可有效提高稠环母核的π电子共轭程度，并提高分子的平面性，有利于载流子在分子内的传输。该受体材料具有良好的溶解性和成膜性，具有较强的可见光和近红外吸光性能，较高的电子迁移率，可以广泛应用于有机太阳能电池领域。

【技术实现步骤摘要】
一种硫原子稠环的电子受体材料及其制备方法和应用
本申请涉及有机太阳能电池领域，尤其涉及有机太阳能电池电子受体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
有机太阳能电池具有柔性、轻质、低成本和可通过卷对卷印刷生产的特点，因而在过去的二十多年里，受到科研领域和工业界广泛的关注。从材料构成上来讲，电子给体材料和电子受体材料是有机太阳能电池的重要组成部分。其中，相比于传统的富勒烯类受体材料，非富勒烯电子受体材料凭借其吸光性强、带隙和能级易调控、稳定性高、光电转换效率高等优势，在近年来发展迅速。目前，基于非富勒烯受体材料的单节有机太阳能电池效率已经突破16％(Nat.Commun.2019,10,2515)，叠层电池效率则达到了17.6％(Science.2018,361,1094-1098)。现有的非富勒烯稠环电子受体材料主要采用碳原子稠环体系，由于给电子单元中的关环碳原子给电子能力较弱且在分子中采取SP3杂化，因而导致材料迁移率较低、吸光性不足、电子带隙较宽等缺点，阻碍了其产业化应用。因此，开发新型的电子受体材并提高器件性能成为亟需解决的难题。...

【技术保护点】
1.一种硫原子稠环的电子受体材料，其特征在于，其分子结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种硫原子稠环的电子受体材料，其特征在于，其分子结构式如下：



其中，A1为吸电子单元；D为给电子基团；A2为染料基团，具有吸光性和拉电子能力。


2.根据权利要求1所述的硫原子稠环的电子受体材料，其特征在于，A1为以下基团的任意一种：



其中，X为氧原子、硫原子或者硒原子；R1为C1-C20的烷基链，该烷基链为直链或者叉链。


3.根据权利要求1所述的硫原子稠环的电子受体材料，其特征在于，D为以下基团的任意一种：



其中，R2，R3和R4为氢原子、烷基链、烷氧基链、烯基、炔基、芳基或者酯基中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的硫原子稠环的电子受体材料，其特征在于，A2为以下基团的任意一种：



其中，R5为氢原子、卤素、烷基链、卤代烷基链、烷氧基链、卤代烷氧基链、烯基、炔基、芳基或者酯基中的任意一种。


5.一种硫原子稠环的电子受体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)化合物1和化合物2在催化剂催化下通过Stille偶联生成化合物3：



(2)化合物3通过关环得到硫原子稠环的化合物4：



(3)化合物4在三氯亚磷和N,N-二甲基甲酰胺的条件下通过Vilsmeier反应得到化合物5：



(4)化合物5和端基化合物A2反应得到最终产物：



其中，端基化合物A2为以下结构的任意一种：



其中，R5为氢原子、卤素、烷基链、卤代烷基链、烷氧基链、卤代烷氧基链、烯基、炔基、芳基或者酯基中的任意一种。


6.根据权利要求5所述的硫原子稠环的电子受体材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟鸿，赵佳钧，姚超，缪景生，王胧佩，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44