[发明专利]一种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物及其制备方法和应用。这种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物，其结构式如式(Ι)所示：(Ι)。同时也公开了这种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物的制备方法，以及这种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物在制备有机太阳能电池材料中的应用。本发明公开的基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑为核的共轭化合物结构新颖，制备方法简单，其热稳定性很好，太阳光子吸收能力强，电子能级合适，适合用于有机太阳能电池中的电子受体或电子给体材料。

技术领域

本发明涉及一种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物及其制备方法和应用。

背景技术

太阳能是一种绿色可再生能源，有机太阳能电池具有低成本、轻重量、半透明、可溶液加工成大面积的柔性薄膜器件等优点，因此在学术界和商业界受到广泛的关注。近年来，通过对活性层材料和器件结构及制备条件的不断优化，有机太阳能电池发展迅速，取得了显著的成果，目前基于聚合物给体或小分子给体与富勒烯受体共混制备的太阳能电池的光电转化效率已突破11％，市场化前景十分光明。

为了获得高效的有机太阳能电池器件，材料是最重要的因素之一。相比于给体材料的迅速发展，受体材料则发展缓慢。在受体材料方面，以PC₆₁BM和PC₇₁BM为代表的富勒烯衍生物占据着主导地位。这是因为PCBM具有大的电子亲和力、高电子迁移率、并且能够与共轭聚合物给体材料混合形成纳米尺寸的相分离结构等。然而以PCBM为代表的富勒烯衍生物自身也存在着难于克服的缺点，比如可见光区吸收弱，能级难于调控，导致开路电压较低，限制了光电转换效率的进一步提高。相比之下，非富勒烯类有机小分子受体材料的结构易于修饰，能级容易微调，使其与给体材料的能级能够很好地相互匹配，从而获得高的开路电压。

近几年，人们为了替换有机太阳能电池中的富勒烯受体，合成了一系列的新型小分子非富勒烯受体材料，当其与不同的给体材料共混制备太阳能电池时，表现出了良好的光电性能。但是，目前有机小分子非富勒烯受体材料开发不足，局限于苝二酰亚胺、萘二酰亚胺以及平面型多元稠环类材料。因此，为了实现有机太阳能电池高效的光电转换，加速其商业化进程，从活性层材料的角度上考虑，合成更多的新型受体材料就显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于环酰亚胺稠合苯并噻二唑的共轭化合物，其结构式如式(Ι)所示：

式(Ι)中，R₁、R₂和R₃独立地为氢原子或C₁～C₂₄的烷基链，所述C₁～C₂₄烷基链中的一个或多个碳原子可被氧原子取代；

A为拉电子基团；

Ar为芳香基团；

X为O、S或Se；

n为0～6的自然数，m为0～2的自然数。

优选的，拉电子基团A为以下结构中的任意一种：

其中，R₄为氢原子或C₁～C₂₄的烷基链，所述C₁～C₂₄烷基链中的一个或多个碳原子可被氧原子取代。

优选的，Ar为以下结构中的任意一种：