CN109485635A - 茚并茚类光伏受体材料、其制备方法及应用 - Google Patents

茚并茚类光伏受体材料、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏受体材料领域，具体涉及式I所示的茚并茚类光伏受体材料、其制备方法及应用：该类化合物作为太阳能光伏材料可能具有以下几点优点：(1)茚并茚结构单元拥有两个可以连接大位阻基团的SP3碳桥，这有利于给受体的相分离；(2)相对具有12个π电子的芴结构单元，茚并茚具有14个π电子和更大的共轭平面面积，这使其可以具有更高的迁移率；(3)本发明提供的茚并茚类小分子给体材料光电转化效率优异。

Description

茚并茚类光伏受体材料、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及光伏受体材料领域，具体涉及茚并茚类光伏受体材料、其制备方法及应用。
背景技术
能源的发展是全世界、全人类共同关心的问题，也是社会经济发展的重要问题。人类利用的主要能源包含煤、石油、天然气等非再生资源，这些能源燃烧后会产生大量的二氧化碳和其它有害气体，从而加剧温室效应和大气的污染，且这些能源为不可再生资源，在地球总储量固定，所以寻找可替代的新能源十分必要。太阳能作为取之不尽用之不竭、无污染的绿色能源，受到了人们的广泛关注。如何高效的利用太阳能成为人们关心的问题。有机薄膜太阳能电池是近几十年来发展最快且最受瞩目的领域，尤其是近几年发现非富勒烯受体在太阳能电池方面的应用，使得光电转换效率突破12％。但非富勒烯光伏受体材料体系相对较少。想要推动有机太阳电池的发展，高效率的新受体材料的发现非常必要。
发明内容
为改善上述问题，本发明提供如下式I所示的化合物：
其中，Q、Q’相同或不同，彼此独立地选自
其中，R、R’、R”、R”’、R1、R2相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-C(＝O)Rd、-OC(＝O)Rd、-S(＝O)Rd、-S(＝O)2Rd；
优选地，R、R’、R”、R”’、R1、R2相同或不同，彼此独立地选自羟基、巯基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-OC(＝O)Rd；
优选地，烷基为C1-30烷基，烯基为C2-30烯基，炔基为C2-30炔基，环烷基为C3-30环烷基，杂环烷基为C3-30杂环烷基，芳基为C6-30芳基，杂芳基为C3-30杂芳基、三烷基硅基乙炔基为三(C1-30烷基)硅基乙炔基；
A、A’相同或不同，彼此独立地选自下列基团：
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-C(＝O)Rd、-OC(＝O)Rd、-S(＝O)Rd、-S(＝O)2Rd；
优选地，R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10相同或不同，彼此独立地选自羟基、巯基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-OC(＝O)Rd；
X1、X2、X3相同或不同，彼此独立地选自O、S、Se；
Y1、Y2相同或不同，彼此独立地选自N、无取代或被Rs取代的CH；
每一个Y3相同或不同，彼此独立地选自O、S、Se、无取代或被Rs取代的下列基团：CH2、NH；
Z1、Z2相同或不同，彼此独立地选自O、S；
Ra、Rb、Rc、Rd相同或不同，彼此独立地选自氢，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基；
每一个Rs相同或不同，彼此独立地选自：卤素、羟基、巯基、氰基、硝基、羰基、烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、＝O、-NRaRbRc、-C(＝O)Rd、-OC(＝O)Rd、-S(＝O)Rd、-S(＝O)2Rd。
根据本发明的实施方案，优选地，烷基为C1-30烷基，烯基为C2-30烯基，炔基为C2-30炔基，环烷基为C3-30环烷基，杂环烷基为C3-30杂环烷基，芳基为C6-30芳基，杂芳基为C3-30杂芳基、三烷基硅基乙炔基为三(C1-30烷基)硅基乙炔基。
作为具体的实例，所述化合物可以选自下列具体化合物：
在上述具体化合物中，“-C6H13”表示“正己基”，“-C8H17”表示“正辛基”，“-C4H9”表示“正丁基”，“-C3H7”表示“正丙基”，“-C5H11”表示“正戊基”。
本发明还提供式I所示化合物的制备方法，包括下述步骤：
1)在惰性气氛下，式II所示化合物：
和选自下列的一种或多种式III化合物：
在催化剂的存在下反应，得到例如一种或多种选自下列的式IV化合物；
2)式IV化合物和选自下列的一种或多种式V化合物：
反应得式I所示的化合物；
其中L为离去基团，例如选自卤素，如Br，I；其它基团独立地具有上文所述的定义。
根据本发明，所述制备方法可以在以下条件下进行：
步骤1)中，优选地，惰性气体为氮气，反应在有机溶剂中进行；
优选地，催化剂为钯催化剂；优选地，钯催化剂选为包含有机磷配体的钯催化剂，更优选为四(三苯基膦)钯；
优选地，反应在避光条件下反应；
式II化合物、式III化合物的摩尔比可以为例如1:(2-10)，如1:(2.5-3.5)；
反应温度可以为50-150℃，例如为80-100℃，如95℃；
反应时间可以为10-20小时，例如13-18小时，如16小时。
步骤2)中，优选地，反应在有机溶剂中进行，采用碱性催化剂进行反应；
所述催化剂可以选自碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、磷酸钾、吡啶、哌啶等中的一种或多种；更优选地，所述催化剂选自有机碱，例如吡啶或哌啶；
化合物IV和化合物V的摩尔比可以为1:(5-10)，例如1:6；
步骤(2)的反应温度可以为30-120℃，例如为50-100℃，如75℃；
根据本发明，在步骤1)或2)中，有机溶剂可以选自极性或非极性的有机溶剂或者其任意两种或更多种的混合物，例如选自下列的一种或任意两种或更多种的混合物：四氢呋喃、1,4-二氧六环、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、正丁醇、丙酮、乙腈、苯、甲苯、二甲苯、卤代苯、卤代烷(如氯乙烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷)等。
本发明还提供所述式I化合物的用途，其作为受体材料，例如用作有机太阳能受体材料。
本发明还提供一种受体材料，包含式I化合物。
本发明还提供一种太阳能器件，包含式I化合物。
术语解释和说明
除非另有说明，本申请说明书和权利要求书中记载的基团和术语定义，包括其作为实例的定义、示例性的定义、优选地定义、表格中记载的定义、实施例中具体化合物的定义等，可以彼此之间任意组合和结合。这样的组合和结合后的基团定义及化合物结构，应当属于本申请记载的范围。
本发明使用的“卤素”指氟、氯、溴和碘。
本发明使用的数值范围至少表示记载了该范围内的各个整数数值点。例如，数值范围1至30表示记载了其中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29和30的数值。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“烷基”意指支链和直链饱和脂族烃基，优选包括具有1至30个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的支链和直链饱和脂族烃基。例如，所述烷基可以为C1-10烷基，所述“C1-10烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9和10个碳原子的烷基。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、2-乙基己基、3-乙基己基、2-己基癸基等，以及上述基团的全部异构形式。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“烯基”意指包含一个或多个双键的支链和直链脂族烃基，优选包括具有2至30个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的包含一个或多个双键的支链和直链脂族烃基。例如，所述烯基可以为C2-6烯基。所述“C2-6烯基”表示具有2、3、4、5或6个碳原子的烯基。烯基的实例包括但不限于乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、2-甲基丁-2-烯基、3-甲基丁-1-烯基、1-戊烯基、3-戊烯基和4-己烯基。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“炔基”意指包含一个或多个三键的支链和直链脂族烃基，优选包括具有2至30个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的包含一个或多个三键的支链和直链脂族烃基。例如乙炔基、丙炔基(例如l-丙炔基、2-丙炔基)、3-丁炔基、戊炔基、己炔基和1-甲基戊-2-炔基。
本发明使用的术语“芳基”意指由碳原子构成的芳族环结构，优选由5至20个碳原子构成的芳族环结构。例如：包含5、6、7和8个碳原子的环结构可以是单环芳族基团例如苯基；包含8、9、10、11、12、13或14个碳原子的环结构可以是多环的例如萘基、蒽基。所述芳基可在一个或多个环位置取代有上述取代基。例如，如果合适，在芳基的2-位、3-位、4-位、5-位、6-位、7-位、8-位、9-位、10-位中的一个或多个可以具有上述取代基。
术语“芳基”还包括具有两个或更多个环的多环环系，其中两个或更多个碳为两个相邻环所共有(所述环为“稠环”)，其中至少一个环是芳族的且其它环例如可以是环烷基、环烯基、环炔基、芳基和/或杂环基。多环的实例包括但不限于2,3-二氢-1,4-苯并二氧杂环己二烯和2,3-二氢-1-苯并呋喃。
本发明使用的术语“环烷基”意指饱和的烃环，其可包括稠合或桥接的多环系统。环烷基在其环结构中优选具有3至40个碳原子。优选地，环烷基在其环结构中具有3、4、5或6个碳原子。例如，“C3-6环烷基”表示例如环丙基、环丁基、环戊基或环己基的基团。
本发明使用的“杂芳基”指具有至少1个(例如1、2或3个或更多个)环杂原子(例如硫、氧或氮)的杂芳族杂环。杂芳基包括单环系统和多环系统(例如具有2、3或4个稠环)。杂芳基的实例包括但不限于吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、三嗪基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基、噻吩基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、吡咯基、噁唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、异噁唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、吲唑基、1,2,4-噻二唑基、异噻唑基、苯并噻吩基、嘌呤基、咔唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、氮杂苯并噁唑基、咪唑并噻唑基、苯并[1,4]二氧杂环己烯基、苯并[1,3]二氧杂环戊烯基等。在一些实施方案中，杂芳基具有3至40个碳原子且在其它实施方案中具有3至20个碳原子。在一些实施方案中，杂芳基包含3至14个、4至14个、3至7个或5至6个成环原子。在一些实施方案中，杂芳基具有1至4个、1至3个或1至2个杂原子。在一些实施方案中，杂芳基具有1个杂原子。
所述杂芳基可在一个或多个环位置取代有上述取代基。例如，如果合适，在杂芳基的2-位、3-位、4-位、5-位、6-位、7-位、8-位、9-位、10-位中的一个或多个可以具有上述取代基。作为实例，当所述杂芳基为噻吩基或呋喃基时，在其2-位、3-位、4-位、5-位中的一个或多个可以具有上述取代基。例如，其形成的取代基可以是3-取代基噻吩2-基、4-取代基噻吩2-基、5-取代基噻吩2-基，更具体可以是3-烷基噻吩2-基、4-烷基噻吩2-基、5-烷基噻吩2-基，其中烷基具有上文所述的定义。
本发明使用的术语“杂环基”指包含3至20个原子的饱和、不饱和或部分饱和的单环、二环或三环(除非另有说明)，其中1、2、3、4或5个环原子选自氮、硫或氧，除非另有说明，其可通过碳或氮来连接，其中-CH2-基团任选被-C(O)-代替；及其中除非另有相反说明，环氮原子或环硫原子任选被氧化以形成N-氧化物或S-氧化物或环氮原子任选被季铵化；其中环中的-NH任选被乙酰基、甲酰基、甲基或甲磺酰基取代；及环任选被一个或多个卤素取代。应该理解的是，当杂环基中S原子和O原子的总数超过1时，这些杂原子不彼此相邻。若所述杂环基为二环或三环，则至少一个环可任选为杂芳族环或芳族环，条件是至少一个环是非杂芳族的。若所述杂环基为单环，则其一定不是芳族的。杂环基的实例包括但不限于哌啶基、N-乙酰基哌啶基、N-甲基哌啶基、N-甲酰基哌嗪基、N-甲磺酰基哌嗪基、高哌嗪基、哌嗪基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、吗啉基、四氢异喹啉基、四氢喹啉基、二氢吲哚基、四氢吡喃基、二氢-2H-吡喃基、四氢呋喃基、四氢噻喃基、四氢噻喃-1-氧化物、四氢噻喃-1,1-二氧化物、1H-吡啶-2-酮和2,5-二氧代咪唑烷基。
根据本发明，所述烷基硫基意指烷基取代的硫基，所述烷基具有上文所述的烷基定义。
根据本发明，所述三烷基硅基乙炔基指烷基取代的硅乙炔基，所述烷基具有上文所述的烷基定义。所述三烷基硅基乙炔基可以为例如三甲基硅乙炔基、三乙基硅乙炔基、三异丙基硅乙炔基、三叔丁基硅乙炔基等。
有益效果
本发明将拥有14个π电子的茚并茚结构单元首次引入太阳能受体材料。设计合成了一类新的有机受体小分子太阳能材料。
试验证明，该类化合物作为太阳能光伏材料可能具有以下几点优点：(1)茚并茚结构单元拥有两个可以连接大位阻基团的SP3碳桥，这有利于给受体的相分离；(2)相对具有12个π电子的芴结构单元，茚并茚具有14个π电子和更大的共轭平面面积，这使其可以具有更高的迁移率；(3)本发明提供的茚并茚类小分子给体材料光电转化效率优异，最高可达13.07％。
附图说明
图1为本发明实施例的茚并茚类小分子光伏受体材料NITI-4，NITI-9和NITI-10的紫外-可见吸收光谱。
图2、3和4分别为本发明实施例的茚并茚类小分子光伏受体材料NITI-4、NITI-9和NITI-10的循环伏安曲线
具体实施方式
下面给出的实施例对本发明进行了详细的描述。但本领域技术人员理解，下述实施例不是对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上做出的修改和变化，都在本发明的保护范围内。
下述实施例中所示实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料和试剂，如无特殊说明，均从商业途径购得。
实施例1：NITI-1的制备
1)化合物3的制备：N2环境下，化合物1(0.1mmol)和化合物2(0.3mmol)溶于3mL碳酸钠溶液(2M)和6mL二氧六环混合溶剂中，加入四(三苯基膦)钯(0.026mmol)，避光95℃反应16h，减压旋去溶剂，残渣柱层析分离得橙色化合物3，产率65％。MS(MALDI-TOF):1065.2[M]+。
2)NITI-1的制备：N2环境下，化合物3(0.065mmol)和4(0.390mmol)溶于6mL三氯甲烷溶液，滴加3滴吡啶溶液，75℃反应16h，减压旋去溶剂，残渣柱层析分离提纯，得黑色产品NITI-1，产率86％。MS(MALDI-TOF):1417.3[M]+。
实施例2：NITI-2和NITI-3的制备
NITI-2和NITI-3的制备过程基本与NITI-1的一致，区别仅是用化合物5或6替换化合物2。
NITI-2产率93％。MS(MALDI-TOF):1754.2[M]+。
NITI-3产率88％。MS(MALDI-TOF):1754.2[M]+。
实施例3：NITI-4的制备
NITI-4的制备过程基本与NITI-2的一致，区别仅是用化合物7替换化合物1。
NITI-4产率95％。MS(MALDI-TOF):1562.1[M]+。
实施例4：NITI-5的制备
NITI-5的制备过程基本与NITI-1的一致，区别仅是用化合物7替换化合物1。
NITI-5产率90％。MS(MALDI-TOF):1225.6[M]+。
实施例5：NITI-6的制备
NITI-6的制备过程基本与NITI-1的一致，区别仅是用化合物8替换化合物2,用化合物9替换化合物4。
NITI-6产率75％。MS(MALDI-TOF):1456.1[M]+。
实施例6：NITI-7的制备
NITI-7的制备过程基本与NITI-6的一致，区别仅是用化合物10替换化合物4。
NITI-7产率75％。MS(MALDI-TOF):1520.1[M]+。
实施例7：NITI-8的制备
NITI-8的制备过程基本与NITI-4的一致，区别仅是用化合物11替换化合物5。
NITI-8产率90％。MS(MALDI-TOF):1562.1[M]+。
实施例8：NITI-9和NITI-10的制备
NITI-9和NITI-10的制备过程基本与NITI-4的一致，区别仅是分别用化合物12或13替换化合物4。在化合物12中，“—F”表示存在多个取代位置的混合物。
NITI-9产率93％。MS(MALDI-TOF):1598.3[M]+。
NITI-10产率91％。MS(MALDI-TOF):1634.3[M]+。
实施例9：NITI-11、NITI-12和NITI-13的制备
NITI-11、NITI-12和NITI-13的制备过程基本与NITI-10的一致，区别仅是分别用化合物14或15或16替换化合物7。
NITI-11产率96％。MS(MALDI-TOF):1858.7[M]+。
NITI-12产率95％。MS(MALDI-TOF):1746.3[M]+。
NITI-13产率88％。MS(MALDI-TOF):2083.1[M]+。
实施例10：本发明小分子光伏受体材料NITI-4，NITI-9和NITI-10的紫外吸收光谱的测量和光学带隙的计算
将NITI-4，NITI-9和NITI-10溶于三氯甲烷，以甩膜的方法将化合物均匀的甩在石英薄皮上。化合物的吸收光谱示于图1。光学带隙使用经验公式(Eg＝1240/λ末端切线)，化合物NITI-4光学带隙为1.54eV，化合物NITI-9光学带隙为1.51eV，化合物NITI-10光学带隙为1.48eV。
实施例11：利用电化学循环伏安法测量分子NITI-4，NITI-9和NITI-10的能级
分别将NITI-4，NITI-9和NITI-10溶于5mL二氯甲烷，浓度为5×10-4mol/L，加入180mg Bu4NP6作为电解质；使用电化学循环伏安法测量在该体系中。本发明三个化合物的循环伏安数据示于图2。化合物NITI-4的HOMO/LUMO能级分别为-5.33eV和-3.74eV；化合物NITI-9的HOMO/LUMO能级分别为-5.36eV和-3.82eV；化合物NITI-10的HOMO/LUMO能级分别为-5.39eV和-3.84eV。
实施例12：制备非富勒烯太阳能器件
将导电聚合物(苯乙烯磺酸酯)掺杂的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT:PSS)以3000的转速、30s甩到氧化铟锡(ITO)界面，在150℃烘10min，将其转移到充满氮气的手套箱中。将化合物NITI-4，NITI-9和NITI-10分别与PBDB-T(1:1)溶于氯苯中配成10mg/ml溶液，加入0.5％的氯萘为添加剂，将配制的溶液以不同转速甩在ITO片上，然后镀钙层或PNDIT-F3N和铝层，得到非富勒烯太阳能电池器件。在填充氮气的手套箱中使用氩灯太阳模拟器的AM1.5G强度(100mW/cm2)下对所制备的太阳能电池器件的开路电压、短路电流和填充因子三个参数进行测定。
基于实施例3的小分子受体NITI-4，按照实施例12的程序制造器件并进行表征。开路电压Voc＝0.95V，短路电流Jsc＝17.78mA/cm2，填充因子FF＝61％，转化效率PCE＝10.02％。
基于实施例8的小分子受体NITI-9，按照实施例12的程序制造器件并进行表征。开路电压Voc＝0.90V，短路电流Jsc＝19.60mA/cm2，填充因子FF＝66％，转化效率PCE＝11.66％。
基于实施例8的小分子受体NITI-10，按照实施例12的程序制造器件并进行表征。开路电压Voc＝0.86V，短路电流Jsc＝20.67mA/cm2，填充因子FF＝71％，转化效率PCE＝12.74％。
此外，还对以下实施例化合物的器件性能进行检测，结果如下：
其中，As-cast表示：未经过后处理；
1-CN表示：1-氯萘；
TA表示：热退火。

Claims (9)

1.一种式I所示的化合物：
其中，式I中Q、Q’相同或不同，彼此独立地选自
R、R’、R”、R”’、R1、R2相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-C(＝O)Rd、-OC(＝O)Rd、-S(＝O)Rd、-S(＝O)2Rd；
优选地，R、R’、R”、R”’、R1、R2相同或不同，彼此独立地选自羟基、巯基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-OC(＝O)Rd；
优选地，烷基为C1-30烷基，烯基为C2-30烯基，炔基为C2-30炔基，环烷基为C3-30环烷基，杂环烷基为C3-30杂环烷基，芳基为C6-30芳基，杂芳基为C3-30杂芳基、三烷基硅基乙炔基为三(C1-30烷基)硅基乙炔基；
A、A’相同或不同，彼此独立地选自下列基团：
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-C(＝O)Rd、-OC(＝O)Rd、-S(＝O)Rd、-S(＝O)2Rd；
优选地，R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10相同或不同，彼此独立地选自羟基、巯基，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、-NRaRbRc、-OC(＝O)Rd；
X1、X2、X3相同或不同，彼此独立地选自O、S、Se；
Y1、Y2相同或不同，彼此独立地选自N、无取代或被Rs取代的CH；
每一个Y3相同或不同，彼此独立地选自O、S、Se、无取代或被Rs取代的下列基团：CH2、NH；
Z1、Z2相同或不同，彼此独立地选自O、S；
Ra、Rb、Rc、Rd相同或不同，彼此独立地选自氢，无取代或任选被一个或多个Rs取代的以下基团：烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基；
每一个Rs相同或不同，彼此独立地选自：卤素、羟基、巯基、氰基、硝基、羰基、烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、三烷基硅基乙炔基、烷基氧基、环烷基氧基、杂环烷基氧基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷基硫基、环烷基硫基、杂环烷基硫基、芳基硫基、杂芳基硫基、＝O、-NRaRbRc、-C(＝O)Rd、-OC(＝O)Rd、-S(＝O)Rd、-S(＝O)2Rd。
优选地，烷基为C1-30烷基，烯基为C2-30烯基，炔基为C2-30炔基，环烷基为C3-30环烷基，杂环烷基为C3-30杂环烷基，芳基为C6-30芳基，杂芳基为C3-30杂芳基、三烷基硅基乙炔基为三(C1-30烷基)硅基乙炔基。
2.如权利要求1所述的化合物，其选自下列化合物：
其中，“-C6H13”表示“正己基”，“-C8H17”表示“正辛基”，“-C4H9”表示“正丁基”，“-C3H7”表示“正丙基”，“-C5H11”表示“正戊基”。
3.如权利要求1或2所述化合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在惰性气氛下，式II所示化合物
和选自下列的一种或多种式III化合物：
在催化剂的存在下反应，得到例如一种或多种选自下列的式IV化合物；
2)式IV化合物和选自下列的一种或多种式V化合物：
反应得式I所示的化合物；
其中L为离去基团，例如选自卤素，如Br，I；其它基团独立地具有权利要求1或2所述的定义。
4.如权利要求3所述的制备方法，其中步骤1)中，惰性气体可以为氮气，反应可以在有机溶剂中进行；
催化剂优选为钯催化剂；优选地，钯催化剂选为包含有机磷配体的钯催化剂，更优选为四(三苯基膦)钯；
反应优选地在避光条件下反应；
式II化合物、式III化合物的摩尔比可以为1:(2-10)，如1:(2.5-3.5)；
反应温度可以为50-150℃，例如为80-100℃，如95℃；
反应时间可以为10-20小时，例如13-18小时，如16小时。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其中步骤2)中，反应优选在有机溶剂中进行，采用碱性催化剂进行反应；
所述催化剂可以选自碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠、磷酸钾、吡啶、哌啶等中的一种或多种；更优选地，所述催化剂选自有机碱，例如吡啶或哌啶；
化合物IV和化合物V的摩尔比可以为1:(5-10)，例如1:6；
反应温度可以为30-120℃，例如为50-100℃，如75℃。
6.如权利要求3-5任一项所述的制备方法，其中步骤1)或2)中，所述有机溶剂可以选自极性或非极性的有机溶剂或者其任意两种或更多种的混合物，例如选自下列的一种或任意两种或更多种的混合物：四氢呋喃、1,4-二氧六环、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、正丁醇、丙酮、乙腈、苯、甲苯、二甲苯、卤代苯、卤代烷(如氯乙烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷)等。
7.如权利要求1或2所述化合物的用途，其作为受体材料，例如用作有机太阳能受体材料。
8.一种受体材料，其包含权利要求1或2所述的化合物。
9.一种太阳能器件，其包含权利要求1或2所述的化合物。
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