本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種D-A型小分子化合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
有機(jī)太陽能電池是繼無機(jī)太陽能電池后，另一種新型非化石能源應(yīng)用，非常符合清潔、無污染的可再生能源的發(fā)展要求。有機(jī)太陽能電池電池更薄、更靈活、更便宜，顏色、形狀、透明度也更為多樣。有機(jī)太陽能電池材料分小分子和高分子兩種，目前效率最高的是高分子給體與富勒烯受體共混體系。然而，高分子的分子結(jié)構(gòu)、分子量、純度不確定，會帶來不同批次的材料性能間有差異，因而有可能在將來導(dǎo)致工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)批次的不穩(wěn)定性。和聚合物材料相比，有機(jī)小分子太陽能電池材料具有確定的分子結(jié)構(gòu)和分子量，并且比較容易分離提純，純度高，制備過程中有很好的批次穩(wěn)定性。并且有機(jī)小分子太陽能電池材料制備工藝比較簡單、耗資少、易大面積進(jìn)行生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，近年來備受人們的青睞。
有機(jī)小分子具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：確定的結(jié)構(gòu)和分子量、載流子遷移率較高、純化過程比較簡單和重復(fù)性好等，基于小分子材料的這些優(yōu)點(diǎn)，使得越來越多的研究者把目光投向于它。迄今為止，小分子太陽能電池的光伏性能已經(jīng)得到了很大的改善，特別是器件的光電轉(zhuǎn)化效率有了很大的提高，但是小分子材料的吸收光譜與太陽光譜的匹配問題仍然是制約有機(jī)小分子太陽能電池效率提高的關(guān)鍵因素。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種D-A型小分子化合物及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的小分子化合物制備得到的太陽能電池具有較高的效率。
本發(fā)明提供了具有式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物：
本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物的制備方法，包括以下步驟：
在保護(hù)氣體氣氛下，將具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、吸電子單體和催化劑在有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行反應(yīng)，得到式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物；
所述吸電子單體為丙二腈、2-乙基己基氰基乙酸酯或3-乙基繞丹寧。
優(yōu)選的，當(dāng)所述吸電子單體為丙二腈時(shí)，所述催化劑為L-丙氨酸。
優(yōu)選的，當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基己基氰基乙酸酯時(shí)，所述催化劑為叔胺。
優(yōu)選的，當(dāng)所述吸電子單體為3-乙基繞丹寧時(shí)，所述催化劑為哌啶。
優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為含氯烷烴類化合物。
優(yōu)選的，所述式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物與所述吸電子單體的摩爾比為1:(2～30)。
優(yōu)選的，所述反應(yīng)后還包括：將所述反應(yīng)得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行柱層析。
優(yōu)選的，所述柱層析前還包括：將所述反應(yīng)的反應(yīng)液進(jìn)行萃取。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的D-A型小分子化合物在太陽能電池中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了一種太陽能電池器件，包括ITO玻璃層、設(shè)置在所述ITO玻璃層上的ZnO層、設(shè)置在所述ZnO層上的D-A型小分子化合物層、設(shè)置在所述D-A型小分子化合物層上的C60電子傳輸層、設(shè)置在所述C60電子傳輸層上的陰極緩沖層以及設(shè)置在所述陰極緩沖層上的Ag電極層；
所述D-A型小分子化合物為上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的D-A型小分子化合物。
本發(fā)明提供了具有式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物，以吩噻嗪作為給電子基團(tuán)，以丙二腈、2-乙基己基氰基乙酸酯或2-乙基繞丹寧作為吸電子基團(tuán)。在本發(fā)明中，D-A型結(jié)構(gòu)的小分子中存在內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，這有助于提高材料的吸收性能；所述吸電子基團(tuán)能夠調(diào)節(jié)材料小分子化合的能級，得到性能良好的窄帶系光伏材料。而且，吩噻嗪本身具有適中的空間變形性加上側(cè)鏈烷基的引入使得它呈非平面的幾何構(gòu)型，吩噻嗪單元上的N和S原子有助于增強(qiáng)分子主鏈的給電子能力。此外，本發(fā)明提供的小分子化合物還具有以下特點(diǎn)：(1)環(huán)上活性原子比較多，可以通過引入多個(gè)官能團(tuán)來修飾分子的結(jié)構(gòu)(2)電子的轉(zhuǎn)移能力很強(qiáng)(3)形成的正離子比較穩(wěn)定(4)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，包括本發(fā)明提供的D-A型小分子化合物層的太陽能電池器件具有較高的光電能量轉(zhuǎn)換效率，約為2.8％。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例4提供的太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了具有式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物：
本發(fā)明以吩噻嗪為給電子單元，以2-乙基己基氰基乙酸酯、丙二腈或3-乙基繞丹寧作為吸電子單體，提供了具有式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物，其中的吩噻嗪結(jié)構(gòu)骨架具有適中的空間變形性加上側(cè)鏈烷基的引入使得它呈非平面的幾何構(gòu)型，并且吩噻嗪單元上的N和S原子有助于增強(qiáng)分子主鏈的給電子能力。此外，本發(fā)明提供的D-A型小分子化合物還具有以下特點(diǎn)：環(huán)上活性原子較多，可以通過引入多個(gè)官能團(tuán)來修飾分子結(jié)構(gòu)；電子轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)；形成的正離子較穩(wěn)定；熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較高。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物的制備方法，包括以下步驟：
在保護(hù)氣體氣氛下，將具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、吸電子單體和催化劑在有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行反應(yīng)，得到式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物；
所述吸電子單體為丙二腈、2-乙基己基氰基乙酸酯或3-乙基繞丹寧。
本發(fā)明在保護(hù)氣體氣氛下，將具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、吸電子單體和催化劑在有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行反應(yīng)，得到上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物。在本發(fā)明中，當(dāng)所述吸電子單體為丙二腈時(shí)，制備得到的D-A型小分子化合物具有式I所示結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基己基氰基乙酸酯時(shí)，制備得到的D-A型小分子化合物具有式II所示結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述吸電子單體為3-乙基繞丹寧時(shí)，制備得到的D-A型小分子化合物具有式III所示結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明對所述保護(hù)氣體的種類沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的惰性氣體即可，如稀有氣體，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述保護(hù)氣體具體可為氬氣。
本發(fā)明對于所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物的來源沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的能夠得到具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物優(yōu)選按照以下制備方法得到：
(1)在保護(hù)氣體氣氛下，將1-溴代十六烷滴加到吩噻嗪、二甲基亞砜與氫氧化鈉的混合物料中，在室溫下反應(yīng)20～28h，得到化合物1；
(2)在保護(hù)氣體氣氛下，依次將三氯氧磷和化合物1的1,2-二氯乙烷溶液滴加到二甲基甲酰胺中，加熱至90～100℃反應(yīng)40～55h，得到化合物2；
(3)在保護(hù)氣體氣氛下，將甲醇、化合物2和2-噻吩乙腈混合，加入催化劑叔丁醇鉀，加熱至45～55℃反應(yīng)10～14h，得到化合物3；
(4)在保護(hù)氣體氣氛下，依次將三氯氧磷和化合物3的1,2-二氯乙烷溶液滴加到二甲基甲酰胺中，加熱至90～100℃反應(yīng)40～55h，得到所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物。
本發(fā)明在保護(hù)氣體氣氛下制備具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物。本發(fā)明對所述保護(hù)氣體的種類沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的惰性氣體即可，如稀有氣體，在本發(fā)明中，所述保護(hù)氣體具體可為氬氣。
本發(fā)明在保護(hù)氣體氣氛下，將1-溴代十六烷滴加到吩噻嗪、二甲基亞砜與氫氧化鈉的混合物料中，在室溫下反應(yīng)20～28h，得到化合物1。在本發(fā)明中，所述吩噻嗪、二甲基亞砜、氫氧化鈉和1-溴代十六烷的摩爾比優(yōu)選為1：(50～60)：(1.8～2.5)：(1.4～1.8)。本發(fā)明優(yōu)選將吩噻嗪、二甲基亞砜與氫氧化鈉混合，將得到的混合物料在室溫下攪拌25～35min，然后在保護(hù)氣體氣氛下滴加1-溴代十六烷。本發(fā)明對所述滴加的方式和速率沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加液體物料的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，優(yōu)選逐滴將所述1-溴代十六烷滴加到吩噻嗪、二甲基亞砜與氫氧化鈉的混合物料中。
本發(fā)明在室溫下反應(yīng)20～28h后，優(yōu)選對得到的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到化合物1。在本發(fā)明中，所述后處理優(yōu)選包括以下步驟：
反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去二甲基亞砜，用CH2Cl2萃取所得物料，有機(jī)層用無水Na2SO4干燥，過濾，再通過減壓蒸餾除去溶劑，將得到的粗產(chǎn)品用柱層層析法(硅膠，石油醚)提純后得黃色油狀物化合物1。
本發(fā)明在保護(hù)氣體氣氛下，依次將三氯氧磷和化合物1的1,2-二氯乙烷溶液滴加到二甲基甲酰胺中，加熱至90～100℃反應(yīng)40～55h，得到化合物2。在本發(fā)明中，所述化合物1、1,2-二氯乙烷、二甲基甲酰胺和三氯氧磷的摩爾比優(yōu)選為1：(20～24)：(23～26)：(15～20)，更優(yōu)選為1：(21～23)：(24～25)：(16～18)。本發(fā)明優(yōu)選在氬氣保護(hù)下，依次將三氯氧磷和化合物1的1,2-二氯乙烷溶液滴加到在冰浴中冷卻的二甲基甲酰胺中。本發(fā)明對所述滴加的方式和速率沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加液體物料的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，三氯氧磷的滴加速率優(yōu)選為0.5～0.6mL/min；化合物1的1,2-二氯乙烷溶液的滴加方式優(yōu)選為逐滴滴加。
本發(fā)明在90～100℃反應(yīng)40～55h后，優(yōu)選對得到的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到化合物2。在本發(fā)明中，所述后處理優(yōu)選包括以下步驟：
反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，倒入冰水中，用飽和的氫氧化鈉溶液將反應(yīng)物pH調(diào)節(jié)至6～7，然后用CH2Cl2萃取所得物料，有機(jī)層用無水Na2SO4干燥，減壓蒸餾除去溶劑，將得到的粗產(chǎn)品通過柱層析法(硅膠，CH2Cl2與正己烷體積比為3：1)提純后得化合物2。
本發(fā)明在保護(hù)氣體氣氛下，將甲醇、化合物2和2-噻吩乙腈混合，加入催化劑叔丁醇鉀，加熱至45～55℃反應(yīng)10～14h，得到化合物3。在本發(fā)明中，所述化合物2、2-噻吩乙腈和甲醇的摩爾比優(yōu)選為1：(2～3)：(250～260)，更優(yōu)選為1：(2～3)：(253～257)。本發(fā)明對所述催化劑叔丁醇鉀的用量沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的催化量的催化劑即可。
本發(fā)明在45～55℃反應(yīng)10～14h后，優(yōu)選對得到的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到化合物3。在本發(fā)明中，所述后處理優(yōu)選包括以下步驟：
反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，旋干溶劑，將得到的粗產(chǎn)品通過柱層析法(硅膠，CH2Cl2)提純后得到紅色固體化合物3。
本發(fā)明在保護(hù)氣體氣氛下，依次將三氯氧磷和化合物3的1,2-二氯乙烷溶液滴加到二甲基甲酰胺中，加熱至90～100℃反應(yīng)40～55h，得到所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物。在本發(fā)明中，所述化合物3、1,2-二氯乙烷、二甲基甲酰胺和三氯氧磷的摩爾比優(yōu)選為1：(30～34)：(26～30)：(29～33)，更優(yōu)選為1：(31～33)：(27～28)：(30～32)。
本發(fā)明優(yōu)選在氬氣保護(hù)下，依次將三氯氧磷和化合物3的1,2-二氯乙烷溶液滴加到在冰浴中冷卻的二甲基甲酰胺中。本發(fā)明對所述滴加的方式和速率沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加液體物料的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，三氯氧磷的滴加速率優(yōu)選為0.15～0.18mL/min；化合物3的1,2-二氯乙烷溶液的滴加方式優(yōu)選為逐滴滴加。
本發(fā)明在90～100℃反應(yīng)40～55h后，優(yōu)選對得到的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物。在本發(fā)明中，所述后處理優(yōu)選包括以下步驟：
反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，倒入冰水中，用飽和的氫氧化鈉溶液將反應(yīng)液pH調(diào)節(jié)至6～7，然后用CH2Cl2萃取所得物料，有機(jī)層用無水Na2SO4干燥，減壓蒸餾除去溶劑，將得到的粗產(chǎn)品通過柱層析法(硅膠，CH2Cl2)提純后得紅色固體，即為所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物。
在本發(fā)明中，不同的吸電子單體對應(yīng)不同的催化劑體系；當(dāng)所述吸電子單體為丙二腈時(shí)，所述催化劑優(yōu)選為L-丙氨酸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，以L-丙氨酸為催化劑時(shí)，優(yōu)選采用L-丙氨酸的乙醇溶液；在本發(fā)明中，所述L-丙氨酸的乙醇溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為1mg/mL～5mg/mL，更優(yōu)選為2mg/mL～4mg/mL，最優(yōu)選為3.33mg/mL。在本發(fā)明中，所述乙醇優(yōu)選為無水乙醇。
當(dāng)所述催化劑優(yōu)選為L-丙氨酸時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選將L-丙氨酸的乙醇溶液滴加到包括具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物和吸電子單體的有機(jī)溶劑體系中。本發(fā)明對所述滴加的方式和速率沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加液體物料的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選逐滴將所述L-丙氨酸的乙醇溶液滴入到包括具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物和吸電子單體的有機(jī)溶劑體系中。
在本發(fā)明中，所述丙二腈與催化劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(2～5):1，更優(yōu)選為3.6:1。
在發(fā)明中，當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基己基氰基乙酸酯時(shí)，所述催化劑優(yōu)選為叔胺，更優(yōu)選為三乙胺。當(dāng)所述催化劑優(yōu)選為叔胺時(shí)，本發(fā)明對所述催化劑的用量沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的催化量的催化劑即可。當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基己基氰基乙酸酯、所述催化劑為叔胺時(shí)，本發(fā)明對所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、吸電子單體、催化劑和有機(jī)溶劑的加料順序沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的物料混合的任意順序即可。
在本發(fā)明中，當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基繞丹寧時(shí)，所述催化劑優(yōu)選為哌啶。當(dāng)所述催化劑優(yōu)選為哌啶時(shí)，本發(fā)明對所述催化劑的用量沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的催化量的催化劑即可。當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基繞丹寧、所述催化劑為哌啶時(shí)，本發(fā)明對所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、吸電子單體、催化劑和有機(jī)溶劑的加料順序沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的物料混合的任意順序即可。
在本發(fā)明中，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物與吸電子單體的摩爾比優(yōu)選為1:(2～30)，更優(yōu)選為1:(3～25)。具體的，當(dāng)所述吸電子單體為丙二腈時(shí)，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物與丙二腈的摩爾比優(yōu)選為1:(2～5)，更優(yōu)選為1:(3～4)；當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基己基氰基乙酸酯時(shí)，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物與2-乙基己基氰基乙酸酯的摩爾比優(yōu)選為1:(15～30)，更優(yōu)選為1:(20～25)，最優(yōu)選為1:24；當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基繞丹寧時(shí)，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物與2-乙基繞丹寧的摩爾比優(yōu)選為1:(5～15)，更優(yōu)選為1:(8～12)，最優(yōu)選為1:10.8。
在本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為氯代烷烴類化合物，更優(yōu)選為二氯代烷烴類化合物或三氯代烷烴類化合物，最優(yōu)選為二氯甲烷或三氯甲烷。在本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑的體積與所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物的質(zhì)量比優(yōu)選為(15～200)mL:1g，更優(yōu)選為(20～180)mL:1g，最優(yōu)選為(25～140)mL:1g。
在本發(fā)明中，在有機(jī)溶劑體系和催化劑存在的條件下，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物和吸電子單體進(jìn)行反應(yīng)，得到上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物。在本發(fā)明中，當(dāng)所述吸電子單體為丙二腈時(shí)，所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為30℃～50℃，更優(yōu)選為35℃～45℃，最優(yōu)選為40℃；所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為12h～36h，更優(yōu)選為15h～33h，最優(yōu)選為16h～30h。具體的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可將反應(yīng)過夜，得到具有式I所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物。
在本發(fā)明中，當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基己基氰基乙酸酯時(shí)，所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為20℃～40℃，更優(yōu)選為25℃～35℃，最優(yōu)選為30℃；具體的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，無需對反應(yīng)體系進(jìn)行加熱也無需進(jìn)行冷卻；所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為8h～18h，更優(yōu)選為10h～15h，最優(yōu)選為12h。
在本發(fā)明中，當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基繞丹寧時(shí)，所述反應(yīng)優(yōu)選在回流條件下進(jìn)行；所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為12h～36h，更優(yōu)選為15h～33h，最優(yōu)選為16h～30h。具體的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可將反應(yīng)過夜，得到具有式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物。
所述反應(yīng)完成后，本發(fā)明優(yōu)選將得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行柱層析提純。本發(fā)明優(yōu)選在進(jìn)行所述柱層析前除去所述反應(yīng)產(chǎn)物中的溶劑。本發(fā)明對所述柱層析的裝置沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的層析柱即可；在本發(fā)明的實(shí)施例中，具體使用硅膠柱。在本發(fā)明中，所述柱層析的過程使用的淋洗液優(yōu)選為包括二氯甲烷和正己烷；所述二氯甲烷和正己烷的體積比優(yōu)選為2:1。
本發(fā)明對所述除去反應(yīng)產(chǎn)物中溶劑的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的去除溶劑的技術(shù)方案即可；在本發(fā)明的實(shí)施例中，具體可采用蒸餾的方法除去產(chǎn)物中的溶劑，得到粗產(chǎn)品。在本發(fā)明中，所述蒸餾優(yōu)選具體為減壓蒸餾或旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。在本發(fā)明中，所述減壓蒸餾的真空度優(yōu)選為0.09～0.11MPa，更優(yōu)選為0.1MPa；所述減壓蒸餾的溫度優(yōu)選為30～40℃，更優(yōu)選為35℃。在本發(fā)明中，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的真空度優(yōu)選為0.09～0.11MPa，更優(yōu)選為0.1MPa；所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度優(yōu)選為30～40℃，更優(yōu)選為35℃；所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為75～85rpm，更優(yōu)選為80rpm。
當(dāng)所述吸電子單體為丙二腈時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選在除去所述反應(yīng)產(chǎn)物中的溶劑前，將反應(yīng)得到的反應(yīng)液加水萃取，得到的有機(jī)層進(jìn)行蒸餾除去溶劑。在本發(fā)明中，所述加水的體積與所述反應(yīng)液的體積比優(yōu)選為1：(0.75～1)；所述萃取的萃取劑優(yōu)選為二氯甲烷，所述二氯甲烷的體積與所述反應(yīng)液的體積比優(yōu)選為1：(0.75～1)。
萃取得到有機(jī)層后，本發(fā)明優(yōu)選將所述有機(jī)層洗滌和過濾后除去有機(jī)層中的溶劑。在本發(fā)明中，所述洗滌優(yōu)選采用鹽水進(jìn)行，所述鹽水的質(zhì)量濃度優(yōu)選為0.3～0.4g/mL，更優(yōu)選為0.36g/mL。
當(dāng)所述吸電子單體為2-乙基繞丹寧時(shí)，所述萃取后，優(yōu)選將得到的有機(jī)層依次進(jìn)行干燥和過濾。在本發(fā)明中，所述干燥優(yōu)選采用干燥劑干燥，所述干燥劑優(yōu)選為無水硫酸鈉。
本發(fā)明提供的D-A型結(jié)構(gòu)的小分子化合物中存在內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，其吸收光譜與太陽光譜匹配良好，有助于提高材料的吸收性能。
本發(fā)明通過改變D-A型結(jié)構(gòu)小分子中的吸電子單體來調(diào)節(jié)材料的能級，便于合成出性能良好的窄帶系光伏材料；而且，在本發(fā)明中，基于吩噻嗪本身具有適中的空間變形性加上側(cè)鏈烷基的引入使得它呈非平面的幾何構(gòu)型，并且吩噻嗪單元上的N和S原子有助于增強(qiáng)分子主鏈的給電子能力。
基于此，本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的D-A型小分子化合物在太陽能電池中的應(yīng)用。具體的提供了一種太陽能電池器件，包括ITO玻璃層、設(shè)置在所述ITO玻璃層上的ZnO層、設(shè)置在所述ZnO層上的D-A型小分子化合物層、設(shè)置在所述D-A型小分子化合物層上的C60電子傳輸層、設(shè)置在所述C60電子傳輸層上的陰極緩沖層以及設(shè)置在所述陰極緩沖層上的Ag電極層；
所述D-A型小分子化合物為上述技術(shù)方案所述D-A型小分子化合物或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的D-A型小分子化合物。
本發(fā)明提供的太陽電池器件包括ITO玻璃層，設(shè)置在所述ITO玻璃層上的ZnO層。本發(fā)明對所述ITO玻璃層和ZnO層的參數(shù)沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的太陽能電池中的ITO玻璃層和ZnO層即可。在本發(fā)明中，所述ITO玻璃層的厚度優(yōu)選為1～3mm，更優(yōu)選為2mm；所述ZnO層的厚度優(yōu)選為50～100nm，更優(yōu)選為60～85nm，最優(yōu)選為65～75nm。
本發(fā)明提供的太陽能電池器件包括設(shè)置在所述ZnO層上的D-A型小分子化合物層，在本發(fā)明中，所述D-A型小分子化合物層的厚度優(yōu)選為40～50nm，更優(yōu)選為42～47nm。
本發(fā)明提供的太陽能器件包括設(shè)置在所述D-A型小分子化合物層上的C60電子傳輸層、設(shè)置在所述C60電子傳輸層上的陰極緩沖層以及設(shè)置在所述陰極緩沖層上的Ag電極層。在本發(fā)明中，所述C60電子傳輸層的厚度優(yōu)選為40～60nm，更優(yōu)選為45～52nm；所述陰極緩沖層的厚度優(yōu)選為5～10nm，更優(yōu)選為6～8nm；所述Ag電極層的厚度優(yōu)選為60～90nm，更優(yōu)選為65～80nm，最優(yōu)選為70～75nm。
在本發(fā)明中，所述陰極緩沖層優(yōu)選由聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)蒸鍍得到。在本發(fā)明中，所述PEDOT:PSS優(yōu)選采用CAS:155090-83-8所述固體含量為1.3％～1.7％的產(chǎn)品。本發(fā)明優(yōu)選將所述PEDOT:PSS與乙醇混合，得到所述PEDOT:PSS溶液，進(jìn)而蒸鍍得到陰極緩沖層。在本發(fā)明中，所述PEDOT:PSS溶液中PEDOT:PSS與乙醇的質(zhì)量比優(yōu)選為1：(9～11)，更優(yōu)選為1:10。
本發(fā)明對所述太陽能電池器件的制備方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的太陽能電池制備的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述太陽能電池器件的制備方法優(yōu)選包括以下步驟：
將ITO玻璃依次進(jìn)行清洗和紫外臭氧處理，得到ITO玻璃層；
在所述ITO玻璃層上依次蒸鍍ZnO、D-A型小分子化合物、C60、PEDOT:PSS和金屬電極Ag，在所述ITO玻璃層上依次形成ZnO層、D-A型小分子化合物層、C60電子傳輸層、陰極緩沖層和Ag電極層，得到太陽能電池器件。
本發(fā)明將ITO玻璃依次進(jìn)行清洗和紫外臭氧處理，得到ITO玻璃層。在本發(fā)明中，所述清洗優(yōu)選為乙醇超聲清洗、丙酮超聲清洗、異丙醇超聲清洗和去離子水超聲清洗；每次超聲后，優(yōu)選進(jìn)行去離子水沖洗。在本發(fā)明中，所述乙醇超聲清洗的時(shí)間優(yōu)選為10min～20min，更優(yōu)選為15min；所述丙酮超聲清洗的時(shí)間優(yōu)選為10min～20min，更優(yōu)選為15min；所述異丙醇超聲清洗的時(shí)間優(yōu)選為10min～20min，更優(yōu)選為15min；所述去離子水超聲清洗的時(shí)間優(yōu)選為10min～20min，更優(yōu)選為15min。
完成對所述ITO玻璃的清洗后，本發(fā)明優(yōu)選將清洗好的ITO玻璃放在氮?dú)庀麓蹈伞?/p>
在本發(fā)明中，所述紫外臭氧處理的時(shí)間優(yōu)選為20min～40min，更優(yōu)選為25min～35min，最優(yōu)選為30min。本發(fā)明對所述紫外臭氧處理的裝置沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的紫外臭氧儀即可。
得到ITO玻璃層后，本發(fā)明在所述ITO玻璃層上依次蒸鍍ZnO、D-A型小分子化合物、C60、PEDOT:PSS和金屬電極Ag，在所述ITO玻璃層上依次形成ZnO層、D-A型小分子化合物層、C60電子傳輸層、陰極緩沖層和Ag電極層，得到太陽能電池器件。
在本發(fā)明中，蒸鍍所述ZnO的真空度優(yōu)選為3×10-3～4×10-4Pa，更優(yōu)選為3×10-4Pa；蒸鍍所述ZnO的速率優(yōu)選為更優(yōu)選為
在本發(fā)明中，蒸鍍所述D-A型小分子化合物的真空度優(yōu)選為3×10-4～4×10-4Pa，更優(yōu)選為3.5×10-4Pa；蒸鍍所述D-A型小分子化合物的速率優(yōu)選為更優(yōu)選為
在本發(fā)明中，蒸鍍所述C60的真空度優(yōu)選為3×10-4～4×10-4Pa，更優(yōu)選為3.5×10-4Pa；蒸鍍所述C60的速率優(yōu)選為更優(yōu)選為
在本發(fā)明中，蒸鍍所述PEDOT:PSS的真空度優(yōu)選為3×10-3～4×10-4Pa，更優(yōu)選為3×10-4Pa；蒸鍍所述PEDOT:PSS的速率優(yōu)選為更優(yōu)選為
在本發(fā)明中，蒸鍍所述金屬電極Ag的真空度優(yōu)選為3×10-3～4×10-4Pa，更優(yōu)選為3×10-4Pa；蒸鍍所述金屬電極Ag的速率優(yōu)選為更優(yōu)選為
本發(fā)明對所述蒸鍍使用的設(shè)備沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空蒸鍍系統(tǒng)即可。在本發(fā)明所述蒸鍍過程中，優(yōu)選采用石英晶體振蕩器監(jiān)控材料的蒸發(fā)速度和薄膜厚度。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的D-A型小分子化合物及其制備方法和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明，但不能把它們理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
在本發(fā)明的以下實(shí)施例中，所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物按照以下制備方法得到：
將吩噻嗪(2g，10mmol)加入到二甲基亞砜(40mL)中，然后加入氫氧化鈉(0.8g，20mmol)，將得到的混合物料在室溫下攪拌30min，在氬氣保護(hù)下逐滴加入1-溴代十六烷(4.88mL，16mmol)，并在室溫下攪拌反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去二甲基亞砜，用CH2Cl2萃取所得物料，有機(jī)層用無水Na2SO4干燥，過濾，再通過減壓蒸餾除去溶劑，將得到的粗產(chǎn)品用柱層層析法(硅膠，石油醚)提純后得黃色油狀物化合物1；
在氬氣保護(hù)下，將二甲基甲酰胺(12.46mL)加入到100mL三口燒瓶中，在冰浴中冷卻，在30min內(nèi)滴加三氯氧磷(16.51mL)，將化合物1(3g，7.08mmol)溶解在10mL 1,2-二氯乙烷中后逐滴加入到上述溶液中，加熱至95℃反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，倒入冰水中，用飽和的氫氧化鈉溶液將反應(yīng)物pH調(diào)節(jié)至6～7，然后用CH2Cl2萃取所得物料，有機(jī)層用無水Na2SO4干燥，減壓蒸餾除去溶劑，將得到的粗產(chǎn)品通過柱層析法(硅膠，CH2Cl2與正己烷體積比為3：1)提純后得化合物2；
在氬氣保護(hù)下，將甲醇(23.54mL)、化合物2(1.1g，2.3mmol)和2-噻吩乙腈(0.624g，5.07mmol)加入到100mL單口瓶中，加入催化劑叔丁醇鉀，加熱至50℃攪拌反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，旋干溶劑，將得到的粗產(chǎn)品通過柱層析法(硅膠，CH2Cl2)提純后得到紅色固體化合物3；
在氬氣保護(hù)下，將二甲基甲酰胺(5mL)加入到100mL三口燒瓶中，在冰浴中冷卻，在30min內(nèi)滴加三氯氧磷(5mL)，將化合物3(1.3g，1.95mmol)溶解在1,2-二氯乙烷(3mL)中后逐滴加入到上述溶液中，加熱至95℃反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，倒入冰水中，用飽和的氫氧化鈉溶液將反應(yīng)液pH調(diào)節(jié)至6～7，然后用CH2Cl2萃取所得物料，有機(jī)層用無水Na2SO4干燥，減壓蒸餾除去溶劑，將得到的粗產(chǎn)品通過柱層析法(硅膠，CH2Cl2)提純后得紅色固體，即為所述具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物。
實(shí)施例1：
在氬氣保護(hù)下，向25mL的圓底燒瓶中分別加入0.2g(0.277mmol)具有式IV結(jié)構(gòu)所示的化合物、5mL CH2Cl2和54mg丙二腈(0.831mmol)；將15mg L-丙氨酸溶解在4.5mL無水乙醇中，將得到的L-丙氨酸溶液逐滴加入到燒瓶中，在40℃的條件下攪拌反應(yīng)過夜；
將得到的反應(yīng)液加30mL水用50mLCH2Cl2萃取，將得到的有機(jī)層依次用0.36g/mL的鹽水洗3次、過濾，在真空度0.1MPa、蒸餾溫度35℃的條件下減壓蒸餾除去溶劑，得到粗產(chǎn)品；
將得到的粗產(chǎn)品進(jìn)行柱層析提純，柱層析采用硅膠柱，柱層析的淋洗液為體積比為2:1的CH2Cl2和正己烷，得到0.098g的深紅色固體。
本發(fā)明計(jì)算得到產(chǎn)物的產(chǎn)率為42.7％。
本發(fā)明將得到的深紅色固體進(jìn)行核磁共振氫譜測定，結(jié)果為：1H NMR(CDCl3,400Hz,δ/ppm):7.80-7.84(t,2H,Ar-H),7.66-7.71(t,2H,Ar-H),7.53-7.55(d,1H,AR-H),7.41-7.47(t,1H,Ar-H),7.27(s,2H,thiophene-H),6.90-6.95(m,2H,alkene-H),3.90-3.92(d,2H,N-CH2),1.84-1.85(d,2H,CH2),1.66-1.69(t,2H,CH2),1.40-1.44(m,4H,CH2),1.32(s,8H,CH2),0.94-1.00(t,17H,CH2,CH3)；
本發(fā)明將得到的深紅色固體進(jìn)行核磁共振碳譜測定，結(jié)果為：13C NMR(CDCl3,100MHz,δ/ppm):167.79,157.07,149.99,148.72,145.75,141.91,139.94,134.74,132.43,131.16,130.90,130.14,129.68,128.80,128.25,127.61,126.21,126.17,124.10,123.75,116,115.53,102.73,53.44,48.61,38.71,31.93,30.34,29.71,29.67,29.61,29.53,29.37,29.16,28.92,26.74,26.58,23.73；
氫譜和碳譜的測定結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備得到的深紅色固體具有式I所示結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2：
在氬氣保護(hù)下，向50mL的圓底燒瓶中分別加入0.2g(0.277mmol)具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、28mL CH2Cl2、1.35mL(6.73mmol)2-乙基己基氰基乙酸酯和催化量的三乙胺，將得到的混合溶液在室溫下攪拌反應(yīng)12h；
將得到的反應(yīng)液在真空度0.1MPa，蒸餾溫度35℃的條件下減壓蒸餾除去溶劑，得到粗產(chǎn)物；
將得到的粗產(chǎn)物進(jìn)行柱層析提純，柱層析采用硅膠柱，柱層析的淋洗液為體積比為2:1的CH2Cl2和正己烷，得到0.15g的深紅色固體。
本發(fā)明計(jì)算得到產(chǎn)物的產(chǎn)率為50％。
本發(fā)明將得到的深紅色固體進(jìn)行核磁共振氫譜測定，結(jié)果為：1H NMR(CDCl3,400Hz,δ/ppm):8.27(s,1H,Ar-H),8.04(s,1H,Ar-H),7.93-7.95(d,1H,Ar-H),7.81-7.83(d,1H,Ar-H),7.67-7.68(d,1H,Ar-H),7.40-7.43(t,3H,Ar-H,thiophene-H),6.90-6.93(m,2H,alkene-H),4.23(s,4H,O-CH2),3.74(s,2H,N-CH2),1.84(s,3H,CH,CH2),1.71(s,3H,CH,CH2),1.63(d,9H,CH2),1.41-1.47(m,6H,CH2),1.25(s,15H,CH2),0.86-0.96(m,25H,CH2,CH3)；
本發(fā)明將得到的深紅色固體進(jìn)行核磁共振碳譜測定，結(jié)果為：13C NMR(CDCl3,100MHz,δ/ppm):162.67,152.7,148.44,147.71,145.98,145.78,141.19,138.95,135.64,131.05,130.42,129.77,128.65,128.13,127.44,126.63,123.92,123.76,116.25,115.92,115.74,115.59,115.50,102.85,100.04,99.69,53.46,48.45,38.76,31.95,30.31,29.72,29.69,29.64,29.57,29.54,29.39,29.20,28.92；
氫譜和碳譜的測定結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備得到的深紅色固體具有式II所示結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3
在氬氣保護(hù)下，向50mL的圓底燒瓶中加入0.2g(0.277mmol)具有式IV所示結(jié)構(gòu)的化合物、28mL CHCl3、487.5mg 3-乙基繞丹寧(3mmol)和催化量的哌啶，將得到的混合溶液回流反應(yīng)過夜；
將得到的反應(yīng)液冷卻至室溫后，向其中加水用CH2Cl2萃取，將得到的有機(jī)層依次采用無水Na2SO4干燥、過濾，在真空度0.1MPa，蒸餾溫度35℃的條件下減壓蒸餾除去溶劑，得到粗產(chǎn)品；
將得到的粗產(chǎn)品進(jìn)行柱層析提純，柱層析采用硅膠柱，柱層析的淋洗液為體積比為2:1的CH2Cl2和正己烷，得到0.1g的紫紅色固體。
本發(fā)明計(jì)算得到產(chǎn)物的產(chǎn)率為35％。
本發(fā)明將得到的深紅色固體進(jìn)行核磁共振氫譜測定，結(jié)果為：1H NMR(CDCl3,400Hz,δ/ppm):7.54-7.55(d,4H,Ar-H),7.0-7.27(m,4H,Ar-H,thiophene-H),6.87-6.92(t,2H,alkene-H),4.19-4.26(m,4H,N-CH2),3.72-3.75(d,2H,N-CH2),2.59-2.62(d,2H,CH2),2.50-2.56(t,2H,CH2),2.21-2.24(d,2H,CH2),2.1(s,2H,CH2),1.79-1.82(t,29H,CH2,CH3)；
本發(fā)明將得到的深紅色固體進(jìn)行核磁共振碳譜測定，結(jié)果為：13C NMR(CDCl3,100MHz,δ/ppm):167.74,132.49,130.86,128.80,38.76,37.11,32.76,31.92,30.38,30.03,29.70,29.50,29.35,28.93,27.08,23.77,22.97,22.68,14.10,14.02,10.95；
氫譜和碳譜的測定結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備得到的紫紅色固體具有式III所示結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4
采用實(shí)施例1制備得到的化合物制備太陽能電池，該實(shí)施例中太陽能電池的結(jié)構(gòu)為ITO玻璃層/ZnO層/D-A型小分子化合物層/C60層/陰極緩沖層/Ag電極層。
ITO玻璃分別用乙醇、丙酮、異丙醇、去離子水超聲清洗15分鐘，用氮?dú)獯蹈桑缓笤谧贤獬粞鮾x中處理30min；
在真空蒸鍍箱中的成膜設(shè)備上，在ITO玻璃表面依次蒸鍍ZnO、實(shí)施例1制備得到的化合物、C60、PEDOT:PSS和金屬電極Ag，蒸鍍有機(jī)材料的真空度為3×10-4Pa、蒸鍍速率為蒸鍍金屬材料的真空度為3×10-3Pa、蒸鍍速率為在蒸鍍過程中，采用石英晶體振蕩器監(jiān)控材料的蒸發(fā)速度和薄膜厚度，其中，ITO玻璃層的厚度為2nm，ZnO層的厚度為50nm，D-A型小分子化合物層的厚度為40nm，C60電子傳輸層的厚度為40nm，陰極緩沖層的厚度為10nm，Ag電極層的厚度為90nm；蒸鍍完成后，得到一個(gè)完整的有機(jī)小分子太陽能電池器件，器件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
本發(fā)明以光照強(qiáng)度為100mW/cm2的AM1.5模擬太陽光照射，在該模擬條件下測試得到該太陽能電池器件的開路電壓為0.626V，短路電流密度為7.56mA/cm2，填充因子為0.59，光電能量轉(zhuǎn)換效率為2.79％。
實(shí)施例5
采用實(shí)施例2制備得到的化合物制備太陽能電池，該實(shí)施例中，太陽能電池的結(jié)構(gòu)為ITO玻璃層/ZnO層/D-A型小分子化合物層/C60層/陰極緩沖層/Ag電極。
ITO玻璃分別用乙醇、丙酮、異丙醇、去離子水超聲清洗15分鐘，用氮?dú)獯蹈?，然后在紫外臭氧儀中處理30min；
在真空蒸鍍箱中的成膜設(shè)備上，在ITO玻璃表面依次蒸鍍ZnO、實(shí)施例2制備得到的化合物、C60、PEDOT:PSS和金屬電極Ag，蒸鍍有機(jī)材料的真空度為3×10-4Pa、蒸鍍速率為蒸鍍金屬材料的真空度為3×10-3Pa、蒸鍍速率為在蒸鍍過程中，采用石英晶體振蕩器監(jiān)控材料的蒸發(fā)速度和薄膜厚度，其中，ITO玻璃層的厚度為3nm，ZnO層的厚度為100nm，D-A型小分子化合物層的厚度為50nm，C60電子傳輸層的厚度為60nm，陰極緩沖層的厚度為5nm，Ag電極層的厚度為60nm。蒸鍍完成后，得到一個(gè)完整的有機(jī)小分子太陽能電池器件。
本發(fā)明以光照強(qiáng)度為100mW/cm2的AM1.5模擬太陽光照射，在該模擬條件下測試得到該太陽能電池器件的開路電壓為0.65V，短路電流密度為7.34mA/cm2，填充因子為0.51，光電能量轉(zhuǎn)換效率為2.43％。
實(shí)施例6：
采用實(shí)施例3制備得到的化合物制備太陽能電池，該實(shí)施例中太陽能電池的結(jié)構(gòu)為ITO玻璃層/ZnO層/D-A型小分子化合物層/C60層/陰極緩沖層/Ag電極。
ITO玻璃分別用乙醇、丙酮、異丙醇、去離子水超聲清洗15分鐘，用氮?dú)獯蹈?，然后在紫外臭氧儀中處理30min；
在真空蒸鍍箱中的成膜設(shè)備上，在ITO玻璃表面依次蒸鍍ZnO、實(shí)施例3制備得到的化合物、C60、PEDOT:PSS和金屬電極Ag，蒸鍍有機(jī)材料的真空度為3×10-4Pa、蒸鍍速率為蒸鍍金屬材料的真空度為3×10-3Pa、蒸鍍速率為在蒸鍍過程中，采用石英晶體振蕩器監(jiān)控材料的蒸發(fā)速度和薄膜厚度，其中，ITO玻璃層的厚度為1nm，ZnO層的厚度為70nm，D-A型小分子化合物層的厚度為45nm，C60電子傳輸層的厚度為50nm，陰極緩沖層的厚度為8nm，Ag電極層的厚度為80nm。蒸鍍完成后，得到一個(gè)完整的有機(jī)小分子太陽能電池器件。
本發(fā)明以光照強(qiáng)度為100mW/cm2的AM1.5模擬太陽光照射，在該模擬條件下測試得到該器件的開路電壓為0.636V，短路電流密度為7.42mA/cm2，填充因子為0.53，光電能量轉(zhuǎn)換效率為2.54％。
由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供的具有式I、式II或式III所示結(jié)構(gòu)的D-A型小分子化合物，以吩噻嗪作為給電子基團(tuán)，以丙二腈、2-乙基己基氰基乙酸酯或2-乙基繞丹寧作為吸電子基團(tuán)。在本發(fā)明中，D-A型結(jié)構(gòu)的小分子中存在內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，這有助于提高材料的吸收性能；所述吸電子基團(tuán)能夠調(diào)節(jié)材料小分子化合的能級，得到性能良好的窄帶系光伏材料。而且，吩噻嗪本身具有適中的空間變形性加上側(cè)鏈烷基的引入使得它呈非平面的幾何構(gòu)型，吩噻嗪單元上的N和S原子有助于增強(qiáng)分子主鏈的給電子能力。此外，本發(fā)明提供的小分子化合物還具有以下特點(diǎn)：(1)環(huán)上活性原子比較多，可以通過引入多個(gè)官能團(tuán)來修飾分子的結(jié)構(gòu)(2)電子的轉(zhuǎn)移能力很強(qiáng)(3)形成的正離子比較穩(wěn)定(4)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，包括本發(fā)明提供的D-A型小分子化合物層的太陽能電池器件具有較高的光電能量轉(zhuǎn)換效率，約為2.8％。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。