專利名稱：一系列不對(duì)稱方酸菁小分子及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一系列不對(duì)稱方酸菁小分子及制備方法，以及該類方酸菁小分子在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的運(yùn)用。
背景技術(shù)：
目前，能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，太陽(yáng)能作為一種永不枯竭的清潔能源得到了大家的重視。有機(jī)太陽(yáng)能電池(OPV)較無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池有成本低、重量輕、柔韌性好等顯著優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，相較于聚合物太陽(yáng)能電池，小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池由于具有確定的分子結(jié)構(gòu)、確定的分子質(zhì)量和易提純等優(yōu)點(diǎn)，因而受到了廣泛的關(guān)注及研究。為推進(jìn)其實(shí)用化進(jìn)程，研究開(kāi)發(fā)更多在可見(jiàn)及近紅外區(qū)有強(qiáng)烈吸收、容易制備的小分子化合物給體材料對(duì)于提高光伏器件的效率具有重要意義。方酸菁染料因其優(yōu)良的光化學(xué)和光物理穩(wěn)定性，以及在可見(jiàn)和近紅外光區(qū)的強(qiáng)烈吸收，在有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸引起了人們的興趣。2008年，Pagani et al第一次報(bào)道了基于溶液加工的對(duì)稱型方酸菁小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)為1.24%(J.Am.Chem.S oc.2008, 130, 17640-1764L )。至今為止，基于溶液加工的對(duì)稱型方酸菁小分子的本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的PCE已達(dá)5.50% (Adv.Energy.Mater.2011，I, 184-187.)，同時(shí)其雙層有機(jī)太陽(yáng)能電池的PCE高達(dá)6.30% (Nano Lett.2011,11，4261-4264.)，表明方酸菁材料在此領(lǐng)域極富應(yīng)用前景。較之目前性能優(yōu)良的1，3-對(duì)稱型方酸菁光伏材料，不對(duì)稱方酸菁的性能相對(duì)低下，申請(qǐng)人僅檢索到四篇不對(duì)稱方酸菁化合物在 OPV 中的應(yīng)用(Angew.Chem., Int.Ed.2009，48，8776- 8779 ; Sol.EnergyMater.Sol.Cells 2012，98，224-232 ;ACS Nano 2012，6，972-978 ;J.Mater.Chem.2012,22,6704-6710), ACS Nano中報(bào)道的材料性能最佳，但光學(xué)能隙約在2.0 eV，相對(duì)較高，與太陽(yáng)光譜的匹配不佳。方酸菁化合物是由方酸與富電子芳環(huán)或雜環(huán)縮合而成，可形成1，3-取代(結(jié)構(gòu)示于下圖)，根據(jù)Χ、γ相同或不相同，又分為對(duì)稱與不對(duì)稱兩種類型。一般而言，不對(duì)稱方酸菁具有更好的溶解性，最重要的是具有更豐富的結(jié)構(gòu)可調(diào)性，已經(jīng)在染料敏化太陽(yáng)電池、靜電復(fù)印、近紅外增感等光敏應(yīng)用方面具有較對(duì)稱型方酸化合物更為優(yōu)異的性能。因而設(shè)計(jì)、合成新型不對(duì)稱方酸菁光伏材料，對(duì)構(gòu)建新型高效光伏材料具有重要意義。
權(quán)利要求
1.一系列具有通式I結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱方酸菁小分子，A、B代表不同富電芳香環(huán)單元，
2.如權(quán)利要求1所述任一不對(duì)稱方酸菁小分子的制備方法，其特征在于步驟和反應(yīng)條件為:在高純氬氣保護(hù)下，依次加入等摩爾量配比的兩個(gè)反應(yīng)底物，以甲苯:正丁醇=1:1(體積比)的混合溶液作為溶劑，加熱分水回流反應(yīng)13 h，反應(yīng)完畢，蒸發(fā)溶劑至干，將得到的殘余物進(jìn)行柱層析分離，收集相應(yīng)組分，重結(jié)晶即可，合成路線如下:
3.如權(quán)利要求1所述任一不對(duì)稱方酸菁小分子在光電功能器件中的應(yīng)用。
4.如權(quán)利要求3所述不對(duì)稱方酸菁小分子的應(yīng)用，其特征在于所述光電功能器件為有機(jī)太陽(yáng)能電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一系列新型不對(duì)稱方酸菁小分子及制備方法和運(yùn)用。采用兩種不同的富電芳香單元作為給體，將具有高電子親合勢(shì)的1,3-方酸單元引入共軛體系中作為受體，形成給體—受體—給體型不對(duì)稱方酸菁小分子，不僅獲得低帶隙小分子材料，使其吸收光譜覆蓋可見(jiàn)及近紅外區(qū)450-800nm，而且這類化合物都具有良好的溶解性和成膜性，這些都非常有利于制備性能優(yōu)良的有機(jī)太陽(yáng)能電池。
文檔編號(hào)C07D209/86GK103214410SQ20131011402
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者黃艷, 楊琳, 陳靜, 楊道賓, 盧志云 申請(qǐng)人:四川大學(xué)