一种有机太阳能电池用小分子给体化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种有机太阳能电池用小分子给体化合物及其制备方法和应用，属于化合物制备技术领域。本发明专利技术的小分子电子给体材料具有优良的稳定性及可溶液加工性，可以与有机小分子受体材料形成优异的相分离行为，在全小分子太阳能电池中实现了约13％的光电转换效率，可适用于有机太阳能电池的旋涂及印刷加工工艺，当然，不限于有机太阳能电池，也适用于其他光伏器件。伏器件。伏器件。

【技术实现步骤摘要】
一种有机太阳能电池用小分子给体化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化合物制备
，涉及一种有机太阳能电池用小分子给体化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]能源是现代科技社会发展的基石，在过去几十年的增速发展中，人类社会对传统不可再生能源的持续开发与利用带来了气候变化、环境污染、化石燃料枯竭等问题。为此，人类对太阳能、风能、潮汐能、核能等可再生能源的需求日益增大，将可再生能源转换为电能之后再应用，可逐步实现对传统不可再生能源的替代。
[0003]有机太阳能电池以低成本、轻便、柔软可穿戴及大面积印刷制备等优点而备受关注。其中，小分子材料具有纯度高、分子结构和分子量明确、材料批次差异小、迁移率高、能量无序度低等优点；因此，全小分子有机太阳能电池有望获得更高的光伏效率。然而，有机太阳能电池结构中活性层的吸收光谱范围、给体和受体之间的能级匹配以及给体和受体的各向异性等问题都面临巨大挑战，从而使得全小分子有机太阳能电池很难实现高效率目标。
[0004]氟原子具有较强的吸电子能力，通过精确调控氟原子在小分子给体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机太阳能电池用小分子给体化合物，其特征在于，所述给体化合物的化学结构如结构式I所示：其中X1、X2、X3和X4为H
‑
、F
‑
或Cl
‑
中的任意一种，并且X1、X2、X3或X4中至少一个为F
‑
或Cl
‑
；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7或R8为H
‑
、碳原子数为2～20的直链型烷基、碳原子数为2～20的支链型烷基、碳原子数为2～20的直链型烷氧基或碳原子数为2～20的支链型烷氧基中的任意一种或几种。2.根据权利要求1所述的给体化合物，其特征在于，所述给体化合物包括结构式I
‑
1～I
‑
14的化合物：
3.权利要求1～2任一项所述给体化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法的反应通式如下所示：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将反应物I置于绝水有机溶剂中溶解，然后在
‑
0℃以下和惰性气体保护的条件下缓慢加入n
‑
BuLi，反应20min以上，再加入反应物Ⅱ，室温搅拌反应过夜，第二天继续加入SnCl
‑
2H2O和HCl，反应直至反应体系颜色变至棕色，反应结束后依次进行非水溶性的有机溶剂萃取、去离子水洗涤、干燥剂干燥和减压浓缩至干燥，再进行柱层析分离，得到白色固体即中间体I；(2)将中间体I置于绝水有机溶剂中溶解，然后在0℃以下和惰性气体保护的条件下缓慢加入n
‑
BuLi，反应20min以上，反应体系呈亮黄色后加入Sn(CH3)3Cl，室温搅拌反应过夜，反应结束后，依次用非水溶性的有机溶剂萃取、去离子水洗涤、干燥剂干燥和减压浓缩至干燥，进行重结晶，得到淡黄色固体中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅱ和反应物Ⅲ溶解于常见的有机溶剂中，鼓泡排气后加入Pd(PPh3)4，惰性气体保护下搅拌回流至反应体系呈黄色，反应结束后减压浓缩至干燥后，进行柱层析分离，并在柱层析后用甲醇洗涤，得到红色固中间体Ⅲ；(4)将中间体Ⅲ和反应物Ⅳ溶解于有机溶剂中，并在惰性气体保护下，滴入DBU，室温反应至体系颜色呈深红色，待反应结束后进行减压浓缩至干燥，柱层析分离，并在柱层析后用甲醇洗涤，得到紫黑色固体结构式I所示的小分子给体化合物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应物I、n
‑
BuLi、反应物Ⅱ、SnCl
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2H2O和HCl的摩尔比为1.0:1.1～1.5:0.4～0.6:5～6:5～7；步骤(2)中所述中间体I、n
‑
BuLi和Sn(CH3)3Cl的摩尔比为1.0:2.1～2.5:2.1～2.5步骤(3)中所述中间体Ⅱ、反应物Ⅲ和Pd(PPh3)4的摩尔比为1.0:2.0～2.4:0.03～0.04；步骤(4)中所述中间体Ⅲ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡松明，陆仕荣，徐静静，胡超，胡定琴，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：