【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及共轭分子领域，更具体地，涉及一种a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、探索开发基于太阳能的清洁可在生能源，是实现“双碳”目标，推动社会经济绿色高质量发展的关键之一。太阳能电池是一种直接将太阳能转化成电能的装置，是利用太阳能的最有效方式之一。其中，有机太阳能电池因其具有工艺简单、成本低廉、质量轻、可柔性等优点，近年来备受关注。当前，基于聚合物给体与非富勒烯小分子受体所制备的单结有机太阳能电池效率已突破19％，显示出巨大的开发前景与应用价值。
2、有机太阳能电池活性层是实现光电转换的重要部分，如何提升活性层的光学吸收特性与电学传输能力是实现高效率有机太阳能电池的关键。目前，以多元共轭稠环共轭单元为核心，吸电子单元为末端的a-d-a型共轭分子因其光吸收可调、电子传输性优异特点，在有机太阳能电池受体方面表现出优异的性能，尤其是可以作为第三组份引入至活性层，同时增强活性层的光吸收能力。
3、现有技术一种基于二芳基并引达省稠环单元的d(a1-π-a2)2型共轭小分子及其制备方法，公开了共轭小分子以具有刚性平面结构的二芳基并引达省稠环为推电子(d)单元、噻吩作π桥单元，通过选用和搭配不同性质的吸电子基团a1及a2，构建一系列可吸收近红外光的窄带隙小分子光活性层材料。
4、现有技术一种a-d-a共轭分子及其制备方法，有机太阳能电池、及a-d-a共轭分子在有机太阳能电池中的应用，公开了基于七并稠环单元的a-d-a共轭分子的封端基团eg具有较强的拉电子能力，且a
5、现有技术基于噻吩并环戊二酮衍生物的a-d-a共轭分子及其制备方法，公开了一类以噻吩并环戊二酮衍生物为封端基团，均聚五元芳香杂环为桥连单元，多环梯形共轭分子为核的a-d-a共轭分子及其制备方法，以及该类分子作为活性层电子受体材料在有机太阳能电池(opv)中的应用。
6、然而，现有a-d-a型分子材料与光敏活性层的光吸收互补性普遍较差，限制了其实际应用。
技术实现思路
1、为解决现有a-d-a型分子材料与光敏活性层的光吸收互补性普遍较差、第三组份添加剂与有机电池活性层光吸收互补性低的技术缺陷，本专利技术提供了一种a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物。a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物用于有机太阳能电池活性层添加剂，与目前高性能的活性层材料具有较好的光吸收互补性，同时具有较好的电荷传输特性与适当的电子能级。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法；
3、本专利技术的另一目的在于提供一种a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的应用；
4、本专利技术的另一目的在于提供一种有机太阳能电池。
5、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
6、一种a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物，其化学结构式如下所示：
7、
8、其中r1选自c1～c20的直连或支链烷基，r2选自c1～c6的直连或支链烷基，r3选自c1～c6的直连或支链烷基。
9、进一步的，r1选自c16的直连或支链烷基；r2、r3选自c2或c4的直连或支链烷基。
10、一种所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，包括以下步骤：
11、s1、在惰性气氛下，将苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-4,8-二酮与化合物a发生取代反应，得到化合物b。
12、其中化合物a的结构式为：式中r2选自c1～c6的直连或支链烷基，r3选自c1～c6的直连或支链烷基。
13、化合物b的结构式为：式中r2选自c1～c6的直连或支链烷基，r3选自c1～c6的直连或支链烷基。
14、s2、在惰性气氛下，将步骤s1中得到的化合物b与n-溴代琥珀酰亚胺发生取代反应，得到化合物c；
15、其中化合物c的结构式为：式中r2选自c1～c6的直连或支链烷基，r3选自c1～c6的直连或支链烷基。
16、s3、在惰性气氛下，将步骤s2中得到的化合物c在n,n-二甲基甲酰胺和三氯氧磷的作用下发生维尔斯迈尔-哈克反应，形成化合物d。
17、其中化合物d的结构式为：式中r2选自c1～c6的直连或支链烷基，r3选自c1～c6的直连或支链烷基。
18、s4、将步骤s3中得到的化合物d与化合物e在钯催化剂催化条件下进行suzuki偶联反应，得到化合物f。
19、其中化合物e的结构式为：式中r1选自c1～c20的直连或支链烷基。
20、化合物f的结构式为：式中其中r1选自c1～c20的直连或支链烷基，r2选自c1～c6的直连或支链烷基，r3选自c1～c6的直连或支链烷基。
21、s5、将步骤s4中得到的化合物f与化合物g发生knoevenagel缩合反应，获得a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物。
22、其中化合物g的结构式为：
23、进一步的，所述步骤s1中苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-4,8-二酮与化合物a的物质的量比为1:2～3。
24、进一步的，所述步骤s2中化合物b与n-溴代丁二酰亚胺的物质的量比为1:0.9～1.1。
25、进一步的，所述步骤s2的反应温度为0～5℃。
26、进一步的，所述步骤s3的反应温度为0～10℃。
27、进一步的，所述步骤s4中化合物d与化合物e的物质的量比为2～3:1。
28、进一步的，所述步骤s5中化合物f与化合物g的物质的量比为2～3:1。
29、一种所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物在有机太阳能电池中的应用，用于制备有机太阳能电池活性层或作为活性层材料。
30、所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物具有较好的平面型，利用引达省并二噻吩稠环单元的刚性平面结构与分子内非成键“构象锁”，形成平面分子结构，能够有效促进活性层分子间的堆积，促进载流子的传输。所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物可溶于氯仿、氯苯等常见有机溶剂，可少量添加至活性层溶液中用于制备有机太阳能电池的活性层。
31、一种有机太阳能电池，电池器件包括活性层；所述活性层中由所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物或由所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物作为材料制备得到的。
32、所述有机太阳能电池器件包括从下至上依次叠层设置的ito玻璃、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层和电极。所述活性层中含有a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物作为活性层添加剂。
33、与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
34、本专利技术的a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物具有全新的分子结构，采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物，其特征在于，所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物结构式为：
2.根据权利要求1所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物，其特征在于，R1选自C16的直连或支链烷基；R2、R3选自C2或C4的直连或支链烷基。
3.一种权利要求1或2所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-4,8-二酮与化合物A的物质的量比为1:2～3。
5.根据权利要求3所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中化合物B与N-溴代丁二酰亚胺的物质的量比为1:0.9～1.1。
6.根据权利要求3所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的反应温度为0～5℃；所述步骤S3的反应温度为0～10℃。
7.根据权利要求3所述A-D-A型
8.根据权利要求3所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中化合物F与化合物G的物质的量比为2～3:1。
9.一种权利要求1或2所述A-D-A型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的应用，其特征在于，用于制备有机太阳能电池活性层或作为活性层材料。
10.一种有机太阳能电池，其特征在于，电池器件包括活性层；
...【技术特征摘要】
1.一种a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物，其特征在于，所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物结构式为：
2.根据权利要求1所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物，其特征在于，r1选自c16的直连或支链烷基；r2、r3选自c2或c4的直连或支链烷基。
3.一种权利要求1或2所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-4,8-二酮与化合物a的物质的量比为1:2～3。
5.根据权利要求3所述a-d-a型引达省并二噻吩平面共轭衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中化合物b与n-溴代丁二酰亚...
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