[发明专利]基于蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩的化合物及其在有机电子器件的应用

说明书

本发明公开了一种基于蒽‑噻吩并[3,4‑b]噻吩类化合物，及其在有机电子器件中的应用，特别是在有机光伏器件中的应用。该类衍生物由蒽结构单元、噻吩并[3,4‑b]噻吩结构单元、噻吩单元及吸电子基团组成，分子内电荷转移使材料更好地吸收太阳光，提高光电转化效率。本发明还公开了包含本发明基于蒽‑噻吩并[3,4‑b]噻吩类化合物的有机电子器件及其制备方法，特别是有机光伏器件，对有机光伏应用提供了较好的材料和制备技术选项。

技术领域

本发明涉及光电材料与应用技术领域，特别是一类基于蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩的化合 物及其在有机光伏领域的应用。

背景技术

随着科技进步与社会经济的不断发展，人类社会面临日益严峻的能源问题和环境问 题。太阳能作为一种绿色可再生能源，具有总量大、分布广等优点，是未来能源发展的重要方向。全球学术界、产业界对太阳能-电能转化的材料、器件及能量损失等技术问 题展开了大量的研究。

传统的太阳能电池技术使用硅等无机材料，这类电池虽然已经商品化，但其生产工 艺复杂，成本高，不能柔性加工，且在原材料制作过程中会产生较多污染物。有机太阳能电池具有轻质、柔性、材料结构设计多样可调、加工性能好等优点，受到全球广泛关 注。早期有机太阳能器件使用真空蒸镀方式制备，随着基于聚合物本体异质结(BHJ) 器件结构的出现，溶液加工方式制备有机太阳能电池成为主流趋势。聚合物具有良好的 成膜性，易于溶液加工，然而合成批次不同的聚合物其光电性能也会发生改变，器件结 果重现性无法得到保证。小分子结构单一、易提纯、迁移率高、能级带隙更易调控，具 有十分重要的发展前景。

在有机太阳能电池材料研究中，设计合成窄带隙聚合物是非常重要的研究热点(Adv.Mater.,2015,27,4655；Joule,2019,3,1)，聚合物中给体(D)-受体(A)单体交 替可增强分子内电荷转移，从而降低聚合物带隙。而基于A-D-A型或D-A-D型以及其 它D-A交替主体的小分子给体材料，其能级及有效共轭长度可调，从而形成更有优势的 分子堆积形态。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩类化合物及其在电子器件中 的应用。

具体技术方案如下：

本发明提供一种如通式(Ⅰ)所示的蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩类化合物：

其中：

R101-R114可以相同或不同，是H、D，或者具有1至20个C原子的直链烷基、烷 氧基或硫代烷氧基，或者具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷 氧基，或者是取代或无取代的甲硅烷基，或具有1至20个C原子的取代的酮基，或具 有2至20个C原子的烷氧基羰基，或具有7至20个C原子的芳氧基羰基，氰基(-CN)， 氨基甲酰基(-C(＝O)NH₂)，卤甲酰基(-C(＝O)-X其中X代表卤素原子),甲酰基(-C(＝O)-H)， 异氰基，异氰酸酯，硫氰酸酯或异硫氰酸酯，羟基，硝基，CF₃，Cl，Br，F，可交联的 基团，或者具有5至40个环原子的取代或未取代的芳族或杂芳族环系，或具有5至40 个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些体系的组合，其中一个或多个基团可以彼此 和/或与所述基团键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系。以上所述的各种基团中 的一个或多个H还可进一步被D所取代；

A为共轭吸电子基团。

本发明还提供一种基于蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩类化合物的应用，作为有机太阳能电池 给体材料。

本发明还提供一种基于蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩类化合物的应用，将基于蒽-噻吩并 [3,4-b]噻吩类化合物材料与电子受体材料制成用于有机太阳能电池器件的光电转换层。