DE102019120457A1 - Organische halbleitende Verbindung mit einer Indolgruppe, organisches optoelektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung, und Verwendung einer solchen Verbindung - Google Patents

Organische halbleitende Verbindung mit einer Indolgruppe, organisches optoelektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung, und Verwendung einer solchen Verbindung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung der allgemeinen Formel I:ein optoelektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung, sowie die Verwendung einer solchen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung der allgemeinen Formel I, optoelektronische Bauelemente mit einer solchen Verbindung, sowie die Verwendung einer solchen Verbindung in optoelektronischen Bauelementen.
  • In der organischen Elektronik werden Verschaltungen aus elektrisch leitfähigen Polymeren oder kleinen organischen Molekülen verwendet. Organische optoelektronische Bauelemente können beispielsweise Displays, Datenspeicher oder Transistoren sein. Diese Bauelemente umfassen auch organisch optoelektronische Bauelemente, insbesondere organische photoaktive Bauelemente, insbesondere Solarzellen und Photodetektoren, die eine photoaktive Schicht aufweisen, in der bei Einfall von elektromagnetischer Strahlung Ladungsträger, insbesondere gebundene Elektronen-Loch-Paare (Exzitonen), erzeugt werden.
  • Photoaktive optoelektronische Bauelemente ermöglichen die Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung unter Ausnutzung des photoelektrischen Effekts in elektrischen Strom. Für eine derartige Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung werden Absorbermaterialien benötigt, die gute Absorptionseigenschaften zeigen. Weitere optoelektronische Bauelemente sind Licht emittierende elektrolumineszierende Bauelemente, die Licht aussenden, wenn sie von elektrischem Strom durchflossen werden. Optoelektronische Bauelemente umfassen mindestens zwei Elektroden, wobei eine Elektrode auf einem Substrat aufgebracht ist und die andere als Gegenelektrode fungiert. Zwischen den Elektroden befindet sich mindestens eine photoaktive Schicht, vorzugsweise eine organische photoaktive Schicht. Zusätzlich können weitere Schichten, beispielsweise Ladungsträger-Transportschichten, zwischen den Elektroden angeordnet sein.
  • Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Absorbermaterialien für organische Solarzellen bekannt.
  • Die internationale Patentanmeldung WO2017114937A1 offenbart eine organische Verbindung, wobei sich die organische Verbindung durch eine hohe Absorption im kurzwelligen Spektralbereich des sichtbaren Lichts auszeichnet. Weiterhin wird die Verwendung dieser Verbindung für ein organisches elektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zu Herstellung der Verbindung offenbart.
  • Die internationale Patentanmeldung WO2017114938A1 offenbart ein organisches halbleitendes Material und dessen Verwendung in organischen Bauelementen, wobei das organische Material als funktionale Komponente in organischen elektronischen Bauelementen dienen kann, und zu einer verbesserten Absorption in organischen Solarzellen führt oder eine erhöhte Ladungsträger-Beweglichkeit aufweist.
  • Die im Stand der Technik offenbarten Absorbermaterialien sind zwar für photoaktive Schichten in organischen Solarzellen geeignet, allerdings bedarf es einer Verbesserung der Effizienz der Absorbermaterialien, insbesondere um organische Solarzellen (OPVs) gegenüber herkömmlichen Solarzellen auf Siliziumbasis wettbewerbsfähig zu machen. Nachteilig aus dem Stand der Technik ist insbesondere die nicht ausreichende Effizienz von Absorbermaterialien, insbesondere im blau/grün Bereich des sichtbaren Lichts, mit einem hohen Absorptions-Koeffizienten, insbesondere zum Aufbau von Solarzellen mit einer Leerlaufspannung Uoc im Bereich von 0,9 V oder mehr, bevorzugt im Bereich von 0,94 V oder mehr, oder bevorzugt im Bereich von 0,95 V oder mehr, insbesondere im Bereich von 1 V. Insbesondere bei Wellenlängen im Bereich von 500 - 600 nm ist die Absorption bekannter organischer Verbindungen kleiner Moleküle, insbesondere Absorbermoleküle, für organische optoelektronische Bauelemente nicht ausreichend. Dies führt dazu, dass die Photonen dieses Wellenlängenbereichs nicht in ausreichendem Maße genutzt werden können.
  • Es werden nach wie vor halbleitende organische Materialien gesucht, die bei Anwendung in organischen optoelektronischen Bauelementen zu einer Verbesserung der Eigenschaften dieser Bauelemente führen, insbesondere der Absorption von elektromagnetischer Strahlung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, organische Verbindungen mit verbesserten Absorptionseigenschaften, die sich für den Einsatz in organischen optoelektronischen Bauelementen eignen, ein optoelektronisches Bauelement mit mindestens einer solchen Verbindung, sowie die Verwendung solcher Verbindungen in einem optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten, und wobei insbesondere die Absorption von elektromagnetischer Strahlung verbessert wird und/oder die Effizienz organischer Solarzellen gesteigert wird.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Verbindung der allgemeinen Formel I bereitgestellt wird
    Figure DE102019120457A1_0002
    dadurch gekennzeichnet, dass
    R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl und Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann;
    mindestens ein A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander die Gruppe Ia
    Figure DE102019120457A1_0003
    ist, wobei jeweils * die Anknüpfung an die Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet;
    Z ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, und N-R8, wobei R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; Y3 N oder C-R9 ist, wobei R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; Y4 N oder C-R10 ist, wobei R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und
    R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; die übrigen A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Amino; und A5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, Alkoxy und der Gruppe Ib
    Figure DE102019120457A1_0004
    wobei * die Anknüpfung an die Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet;
    X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, und N-R7, wobei R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; Y1 N oder C-R5 ist, wobei R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann;
    Y2 N oder C-R6 ist, wobei R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann;
    wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und R2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere A-D-A-Farbstoffe der Verbindung der allgemeinen Formel I, wobei die zentrale Struktureinheit eine Indol-Einheit ist. Durch das Vorhandensein insbesondere einer Furan- oder ein Thiophen-Gruppe an der Indol-Einheit, sowie mindestens einer Doppelbindung an der Furan- oder der Thiophen-Gruppe, die bevorzugt benachbart zu zumindest einer der elektronenziehenden Gruppen angeordnet sind, werden die Eigenschaften der Absorbermaterialien verbessert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zentrale Indol-Einheit, insbesondere der Pyrrol-Ring der Indol-Einheit, kein weiteres kondensiertes aromatisches System auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Pyrrol-Ringe kondensierte Einheiten, die Furan enthalten, insbesondere Benzofurane.
  • Unter einer Substitution wird insbesondere der Ersatz von H durch einen Substituenten verstanden. Unter einem Substituenten werden insbesondere alle Atome und Atomgruppen außer Wasserstoff verstanden, bevorzugt ein Halogen, eine Alkyl-Gruppe, dabei kann die Alkyl-Gruppe linear oder verzweigt sein, eine Alkenyl-Gruppe, eine Alkinyl-Gruppe, eine Alkoxy-Gruppe, eine Thioalkoxy-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, oder eine Heteroaryl-Gruppe. Unter einem Halogen wird insbesondere F, Cl oder Br verstanden, bevorzugt F.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist kein C einer Alkyl-Gruppe durch ein Heteroatom ersetzt.
  • Unter einem Heteroatom, insbesondere einem Heteroatom in der allgemeinen Formel I, wird insbesondere ein Atom ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, Si, B, N oder P verstanden, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se oder N.
  • In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform weist die zentrale Indol-Einheit, insbesondere der Pyrrol-Ring der Indol-Einheit, mindestens eine kondensierte homocyclische oder heterocyclische Ringstruktur auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zwischen R5 und R6 und/oder zwischen R9 und R10 gebildete Ringstruktur mindestens eine Doppelbindung auf, bevorzugt ein aromatisches System.
  • Die erfindungsgemäße Verbindung betrifft insbesondere sogenannte „kleine Moleküle“. Unter kleinen Molekülen werden insbesondere nicht-polymere organische Moleküle mit monodispersen molaren Massen zwischen 100 und 2000 g/mol verstanden, die unter Normaldruck (Luftdruck der uns umgebenden Atmosphäre) und bei Raumtemperatur in fester Phase vorliegen. Insbesondere sind die kleinen Moleküle photoaktiv, wobei unter photoaktiv verstanden wird, dass die Moleküle unter Lichteintrag ihren Ladungszustand und/oder ihren Polarisierungszustand ändern. Die photoaktiven Moleküle zeigen insbesondere eine Absorption elektromagnetischer Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich, wobei absorbierte elektromagnetische Strahlung, also Photonen, in Exzitonen umgewandelt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ArylGruppen und die Heteroaryl-Gruppen der allgemeinen Formel I, II, III, IV, V, VI, VII und/oder VIII C5-C10-Aryl und C5-C10-Heteroaryl-Gruppen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Y1, Y2, Y3, und Y4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, CH, CF, C-CH3, C-CF3, C-C2H5, C-C3H8, C-OCH3, C-OC2H5, C-SCH3, C-SC2H5.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die zyklischen oder offenkettigen Alkyl-Gruppen der erfindungsgemäßen Verbindungen linear oder verzweigt, bevorzugt sind die Alkyl-Gruppen C1-C5-Alkyl-Gruppen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine der Positionen Y1, Y2, 3 und Y4 N, bevorzugt ist mindestens eine Position Y1 und Y2 N, und/oder mindestens eine Position Y3 und Y4 N. Dadurch wird insbesondere eine Absenkung des höchstliegenden mit Elektronen besetzten Molekülorbitals (HOMO) erreicht, wobei sich das Absorptionsspektrum der erfindungsgemäßen Verbindung hin zu kürzeren Wellenlängen verschiebt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Y1, Y2, Y3, und Y4 jeweils CH. In diesem Fall sind die beiden Fünf-Ringe jeweils weiter substituierte oder nicht weiter substituierte Furan-Ringe.
  • Die erfindungsgemäßen Verbindungen weisen Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise weisen die erfindungsgemäßen Verbindungen ein überraschend gutes Absorptionsverhalten in einem vergleichsweise breiten Spektralbereich des sichtbaren Lichts von 500 - 700 nm auf, insbesondere konnte eine überraschend hohe Absorption im Spektralbereich von ca. 500 - 700 nm festgestellt werden. Vorteilhafterweise werden Absorbermaterialien mit einer verbesserten Absorption in einem Wellenlängenbereich des blau/grün Bereichs des sichtbaren Lichts bereitgestellt. Überraschenderweise ist das zentrale Strukturelement der erfindungsgemäßen Verbindung, nämlich die zentrale Indol-Einheit, hervorragend geeignet, um Verbindungen mit den gewünschten Absorptionseigenschaften zu erhalten.
  • Vorteilhafterweise verfügen die erfindungsgemäßen Verbindungen über eine hinreichende thermische, chemische und elektrochemische Stabilität, um den Anforderungen gerecht zu werden, die bei der Fertigung und im Betrieb von photoaktiven organischen elektronischen Bauelementen üblicherweise an sie gestellt werden, insbesondere können diese Verbindungen gut im Vakuum verdampft werden, insbesondere rückstandsfrei. Vorteilhafterweise verfügen die erfindungsgemäßen Verbindungen über Ladungsträger-Transporteigenschaften, die sie für den Einsatz in organischen optoelektronischen Bauelementen, insbesondere in organischen Solarzellen, besonders geeignet machen. Vorteilhafterweise weist die Verbindung sehr gute Transporteigenschaften auf, insbesondere mit besonderes geeigneten Energieniveaus. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen durch das zentrale Strukturelement der Indol-Einheit, elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht im sichtbaren Spektralbereich, besonders gut absorbieren. Dadurch wird insbesondere die Effizienz von organischen optoelektronischen Bauelementen erhöht und/oder die Ladungsträger-Beweglichkeit in photoaktiven Schichten erhöht. Vorteilhafterweise zeigen die erfindungsgemäßen Verbindungen einen hohen Absorptionskoeffizienten. Vorteilhafterweise liegt die Leerlaufspannung Uoc über 0,9 V, bevorzugt über 0,94 V, insbesondere bevorzugt über 0,95 V.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel II ist
    Figure DE102019120457A1_0005
    wobei bevorzugt R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und s-Butyl; R4 bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy und Alkyl; und wobei X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VII ist
    Figure DE102019120457A1_0006
    wobei bevorzugt R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und s-Butyl; R4 bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy und Alkyl; und wobei Z O oder S ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander die Gruppe Ia
    Figure DE102019120457A1_0007
    wobei die übrigen A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Amino.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ein
    Figure DE102019120457A1_0008
    ist, wobei R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei der Gruppen A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ein
    Figure DE102019120457A1_0009
    wobei R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formeln III und/oder IV ist,
    Figure DE102019120457A1_0010
    Figure DE102019120457A1_0011
    wobei R1 H oder Alkyl ist;
    X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; A1, A3 und A4, oder A1, A2 und A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, und teilfluoriertem Alkyl;
    R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, Alkoxy, Amino, Aryl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; und wobei bevorzugt X und Z gleich O sind, R4 H ist, und R5 und R6 H sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel X
    Figure DE102019120457A1_0012
    wobei R1 H oder Alkyl ist; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; A2, A3 und A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, und teilfluoriertem Alkyl; R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, Alkoxy, Amino, Aryl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; und wobei bevorzugt X und Z gleich O sind, R4 H ist, und R5 und R6 H sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Verbindung der allgemeinen Formel X A2, A3 und A4 jeweils H.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel XI
    Figure DE102019120457A1_0013
    wobei R1 H oder Alkyl ist; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; A1, A2 und A3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, und teilfluoriertem Alkyl; R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, Alkoxy, Amino, Aryl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; und wobei bevorzugt X und Z gleich O sind, R4 H ist, und R5 und R6 H sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Verbindung der allgemeinen Formel XI A1, A2 und A3 jeweils H.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindung der allgemeinen Formel I ein N an der Position Y1 und/oder Y2 der Formel Ia und an der Position Y3 und/oder Y4 der Formel IIa auf
    Figure DE102019120457A1_0014
    Dadurch sind insbesondere die erhaltenen optischen Eigenschaften, insbesondere die Absorption von Licht, günstiger als bei vergleichbaren Verbindungen mit einem von O unterschiedlichem Atom.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Formel III A1, A3 und A4 H sind (Formel V), und in Formel IV A1, A2 und A4 H sind (Formel VI),
    Figure DE102019120457A1_0015
    Figure DE102019120457A1_0016
    wobei X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind, wobei bevorzugt R5 und R6 H sind. Dadurch verwirklichen sich die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung in besonderer Weise.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VIII und/oder IX ist,
    Figure DE102019120457A1_0017
    Figure DE102019120457A1_0018
    wobei R1 H oder Alkyl ist; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann, und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann, und wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und wobei bevorzugt R5 und R6 H und R9 und R10 H sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel XII ist,
    Figure DE102019120457A1_0019
    wobei R1 H oder Alkyl ist;
    X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann, und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann;
  • R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann, und wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und wobei bevorzugt R5 und R6 H und R9 und R10 H sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist X und/oder Z O, insbesondere handelt es sich hierbei um einen substituierten Furan-Ring. Vorzugsweise wird durch mindestens einen Furan-Ring der Gruppen A1, A2, A3, A4 oder A5 an der zentralen Indol-Einheit die Absorption durch die Verbindung erhöht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Gruppen A5 und mindestens eine der Gruppen A1, A2, A3 und A4 identisch.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist R4 H, Methyl, Propyl oder Isopropyl, wobei X und Z O sind, R4 H ist, und R5 und R6 H sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander
    Figure DE102019120457A1_0020
    sind, wobei n 1, 2, 3 oder 4 ist, wobei * die Anknüpfung an die Gruppe der allgemeinen Formel Ia und/oder Ib bezeichnet; R11, R12 und R13 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, COO-Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, zyklischem oder offenkettigem Alkenyl, wobei H jeweils durch Halogen oder CN substituiert sein kann, mit der Bedingung, dass R11 und R12 nicht beide H sind, wobei R11 und R12 bevorzugt CN sind. Dadurch verwirklichen sich die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung in besonderer Weise.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist R2 und/oder R3 mindestens zwei C=C Doppelbindungen auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist R2 und/oder R3 jeweils unabhängig voneinander
    Figure DE102019120457A1_0021
    wobei m 0, 1 oder 2 ist und 1 0, 1 oder 2 ist; R11, R12, R13, R14, R15 und R16 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, COO-Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, und zyklischem oder offenkettigem Alkenyl, wobei H jeweils durch Halogen oder CN substituiert sein kann, mit der Bedingung, dass R11 und R12 nicht beide H sind, wobei R11 und R12 bevorzugt CN sind. Durch eine hohe Anzahl an CN-Gruppen kann eine besonders gute Akzeptor-Wirkung der Gruppen R2 und/oder R3 erreicht werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure DE102019120457A1_0022
    Figure DE102019120457A1_0023
    Figure DE102019120457A1_0024
    wobei * die Anknüpfung an die Gruppe der allgemeinen Formel Ia und/oder Ib bezeichnet, wobei bevorzugt R2 und R3 gleich sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure DE102019120457A1_0025
    Figure DE102019120457A1_0026
    Figure DE102019120457A1_0027
    Figure DE102019120457A1_0028
    Figure DE102019120457A1_0029
    Figure DE102019120457A1_0030
    Figure DE102019120457A1_0031
    Figure DE102019120457A1_0032
    Figure DE102019120457A1_0033
    Figure DE102019120457A1_0034
    Figure DE102019120457A1_0035
    Figure DE102019120457A1_0036
    Figure DE102019120457A1_0037
    Figure DE102019120457A1_0038
    und
    Figure DE102019120457A1_0039
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung F7 und/oder F16 ist
    Figure DE102019120457A1_0040
    Figure DE102019120457A1_0041
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist X gleich Z, ist R2 gleich R3, ist R5 gleich R9, und ist R6 gleich R10.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindung der allgemeinen Formel I zusätzlich einen durch R5 und R6 und/oder R9 und R10 gebildeten Fünf-Ring oder Sechs-Ring auf, der Fünf-Ring oder Sechs-Ring kann dabei an weiteren Positionen substituiert sein.
  • Aus dem Stand der Technik sind organische Einfach- oder Tandemzellen bekannt. Die Offenlegungsschrift DE102004014046A1 offenbart ein photoaktives Bauelement, insbesondere eine Solarzelle, bestehend aus organischen Schichten aus einer oder mehreren aufeinander gestapelten pi-, ni- und/oder pin-Dioden. Die internationale Patentanmeldung WO201116108A1 offenbart ein photoaktives Bauelement mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode, wobei zwischen den Elektroden zumindest ein organisches Schichtsystem angeordnet ist, mit mindestens zwei photoaktiven Schichtsystemen und zwischen den photoaktiven Schichtsystemen zumindest zwei verschiedene Transportschichtsysteme des gleichen Ladungsträgertyps, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportschichtsystem energetisch an eines der beiden photoaktiven Schichtsysteme angepasst ist und das andere Transportschichtsystem transparent ausgeführt ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst, indem ein optoelektronisches Bauelement mit mindestens einer erfindungsgemäßen Verbindung bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für das optoelektronische Bauelement insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindung erläutert wurden. Das optoelektronische Bauelement umfasst dabei eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein Schichtsystem, wobei das Schichtsystem zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht des Schichtsystems mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist.
  • Die Effizienz eines organischen optoelektronischen Bauelements hängt unter anderem vom der Absorptionsverhalten der Verbindung, also dem Absorbermaterial, ab. Hierbei sind insbesondere eine hohe Absorption und eine Absorption in einem breiten Bereich des zur Verfügung stehenden Spektrums der elektromagnetischen Strahlung vorteilhaft, da damit Photonen verschiedener Wellenlängen für die Erzeugung von elektrischem Strom genutzt werden können.
  • Unter einem optoelektronischen Bauelement, insbesondere einem organischen optoelektronischen Bauelement, wird insbesondere ein Bauelement verstanden, das organische leitende oder halbleitende Materialien aufweist, insbesondere ein Transistor, ein lichtemittierendes organisches Bauelement, eine organische photoaktive Vorrichtung, ein Photodetektor, oder eine organische Solarzelle. Solarzellen mit mindestens einer erfindungsgemäßen Verbindung ermöglichen eine besonders effiziente Nutzung des kurzwelligen Spektrums des sichtbaren Lichts.
  • Unter einem organischen Photovoltaik-Element (OPV) wird insbesondere ein photovoltaisches Element mit mindestens einer organischen photoaktiven Schicht verstanden, wobei die organische photoaktive Schicht mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist. Ein photoaktives organisches optoelektronisches Bauelement ermöglicht es elektromagnetische Strahlung, etwa im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, unter Ausnutzung des photoelektrischen Effekts in elektrischen Strom umzuwandeln. Für die Umwandlung werden organische Halbleitermaterialien benötigt, die hinreichend gute Absorptionseigenschaften zeigen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement eine Solarzelle, ein FET, eine LED oder ein Photodetektor ist, bevorzugt eine organische Solarzelle (OPV), ein OFET, eine OLED oder ein organischer Photodetektor.
  • Das organische elektronische Bauelement weist dabei insbesondere eine Elektrode und eine Gegenelektrode auf, wobei zwischen den Elektroden eine organische photoaktive Schicht angeordnet ist. Diese organische photoaktive Schicht weist dabei eine für das optoelektronische Bauelement wichtige Funktion auf, insbesondere eine ladungsträgertransportierende Funktion, wie der Transport von Löchern (p-leitend) oder der Transport von Elektronen (n-leitend). Bei der organischen photoaktiven Schicht handelt es sich insbesondere um eine photoaktive Schicht, bei der durch Strahlung von sichtbarem Licht, UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung Exzitonen (Elektron-Loch-Paare) gebildet werden. Die organischen Materialien werden dabei in Form dünner Filme oder kleiner Volumen auf die Folien aufgedruckt, aufgeklebt, gecoated, aufgedampft oder anderweitig aufgebracht. Für die Herstellung der dünnen Schichten kommen ebenso alle Verfahren in Betracht, die auch für Elektronik auf Glas, keramischen oder halbleitenden Trägern verwendet werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schichtsystem mindestens eine photoaktive Schicht aufweist, bevorzugt eine Absorberschicht, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht die mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die photoaktive Schicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schichtsystem mindestens zwei photoaktive Schichten, bevorzugt mindestens drei photoaktive Schichten, oder bevorzugt mindestens vier photoaktive Schichten aufweist, bevorzugt Absorberschichten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die organische Solarzelle eine photoaktive Schicht auf, die wenigstens ein organisches Donor-Material in Kontakt mit wenigstens einem organischen Akzeptor-Material aufweist, wobei das Donor-Material und das Akzeptor-Material einen Donor-Akzeptor-Heteroübergang, im speziellen auch eine sogenannte bulk heterojunction (BHJ), ausbilden, und wobei die photoaktive Schicht mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das optoelektronische Bauelement mindestens eine weitere Schicht auf, bevorzugt mindestens eine Ladungstransportschicht, insbesondere eine Elektronentransportschicht und/oder eine Lochtransportschicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mindestens eine Ladungstransportschicht, insbesondere mindestens eine Elektronentransportschicht und/oder mindestens eine Lochtransportschicht, die mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die organische Solarzelle eine Einzelzelle, eine Tandem-, Tripel-, Quadrupel- oder eine andere Mehrfachzelle.
  • Unter einer Tandemzelle wird insbesondere verstanden, dass zwei funktionale Zellen räumlich übereinander gestapelt und in Reihe verschaltet sind, bevorzugt zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei zwischen den Zellen eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet sein können. Unter einer Mehrfachzelle oder Multijunction-Zelle wird entsprechend verstanden, dass mehr als zwei funktionale Zellen räumlich übereinander gestapelt und in Reihe verschaltet sind, wobei zwischen den Zellen eine Zwischenschicht angeordnet sein kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das optoelektronische Bauelement ein Substrat auf, wobei das Schichtsystem zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode auf dem Substrat angeordnet ist, insbesondere kann eine der Elektroden des optoelektronischen Bauelements direkt auf dem Substrat aufgebracht sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die photoaktive Schicht als Mischschicht aus der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung und mindestens einer weiteren Verbindung, oder als Mischschicht der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung und mindestens zwei weiteren Verbindungen ausgebildet ist, wobei die Verbindungen bevorzugt Absorbermaterialien sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement als eine nip, ni, ip, pnip, pni, pip, nipn, nin, ipn, pnipn, oder pipn-Zelle oder eine Kombination aus nip, ni, ip, pnip, pni, pip, nipn, nin, ipn, pnipn, oder pipn-Zellen, die mindestens eine i-Schicht enthalten, ausgebildet.
  • Unter einer i-Schicht wird insbesondere eine intrinsische undotierte Schicht verstanden. Eine oder mehrere i-Schichten können dabei aus einem Material (planar heterojunctions, PHJ) als auch aus einer Mischung zweier oder mehrerer Materialien bestehen, sogenannten bulk heterojunctions (BHJ), die ein interpenetrierendes Netzwerk aufweisen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Verbindung und/oder eine Schicht mit der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung mittels Vakuumprozessierung, Gasphasenabscheidung oder Lösungsmittel-Prozessierung abscheidbar, insbesondere bevorzugt mittels Vakuumprozessierung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst, indem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement, bevorzugt einem organischen optoelektronischen Bauelement, bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindung und dem optoelektronischen Bauelement mit der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung erläutert wurden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement, bevorzugt das organische optoelektronische Bauelement, eine organische Solarzelle.
  • Im Folgenden werden einige konkrete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindung sowie deren optischen Eigenschaften angegeben. Tabelle 1 zeigt in einer Übersicht, Schmelzpunkte und Absorptionsmaxima (in nm und eV im Lösungsmittel (LM)) dieser erfindungsgemäßen Verbindungen. Die zugehörigen Absorptionsspektren der in Tabelle 1 gelisteten Verbindungen sind in den 3 bis 15 gezeigt. Die spektralen Daten beziehen sich auf 30nm dicke Vakuumaufdampfschichten auf Quarzglas. Tabelle 1
    Nr. Struktur Smp. / ° Ca λmax (Film) / nmb λmax (Film) /eVb (FWHM / nm)
    F1
    Figure DE102019120457A1_0042
         		300 589 2,10 (385)
    F2
    Figure DE102019120457A1_0043
         		263 583 2,13 (169)
    F3
    Figure DE102019120457A1_0044
         		297 570 2,18 (238)
    F4
    Figure DE102019120457A1_0045
         		295 608 2,04 (277)
    F5
    Figure DE102019120457A1_0046
         		285 535 2,32 (191)
    F6
    Figure DE102019120457A1_0047
         		312 570 2, 18 (265)
    F7
    Figure DE102019120457A1_0048
         		308 533 2.33 (212)
    F8
    Figure DE102019120457A1_0049
         		312 569 2, 18 (259)
    F9
    Figure DE102019120457A1_0050
         		295 577 2,15 (251)
    F10
    Figure DE102019120457A1_0051
         		235 577 2,15 (162)
    F11
    Figure DE102019120457A1_0052
         		269 569 2,18 (236)
    F12
    Figure DE102019120457A1_0053
         		268 557 2,23 (213)
    F13
    Figure DE102019120457A1_0054
         		307
    F14
    Figure DE102019120457A1_0055
         		369
    F15
    Figure DE102019120457A1_0056
         		322
    F16
    Figure DE102019120457A1_0057
         		290 538 2,21 (218)
    F17
    Figure DE102019120457A1_0058
         		357 577 2,15 (175)
    F18
    Figure DE102019120457A1_0059
         		276 574 2,16 (221)
    a onset DSC (dynamische Differenzkalorimetrie) b in Dichlormethan
  • Die optischen Eigenschaften wurden experimentell bestimmt. Die Absorptionsmaxima λmax wurde mit einer verdünnten Lösung in einer Küvette in Dichlormethan mittels eines Photometers bestimmt. Die gemessenen Absorptionsmaxima aller beschriebenen Verbindungen liegen zwischen 530 und 610 nm.
  • Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeichnen sich durch eine besonders hohe Absorption in einem breiten Spektrum des sichtbaren Lichts aus. Die erfindungsgemäßen Verbindungen ermöglichen somit Photonen über einen verhältnismäßig breiten Spektralbereich, der einen großen Anteil des kurzwelligen sichtbaren Sonnenlichtes umfasst, zu absorbieren und in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Den Absorptionsspektren der Tabelle 1 lässt sich entnehmen, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen Strahlung besonders gut absorbieren und somit ein höheres Integral über die optische Dichte im sichtbaren Spektralbereich aufweisen. Unter „Integral“ wird dabei der Flächeninhalt unterhalb einer Kurve im Absorptionsspektrum verstanden, das ein wichtiges Merkmal für die Eignung des Materials als photoaktives Material ist.
  • Tabelle 2 zeigt verschiedene Parameter erfindungsgemäßer Verbindungen im direkten Vergleich. Die photovoltaischen Parameter Leerlaufspannung Uoc, Kurzschlussstrom Jsc und Füllfaktor FF beziehen sich jeweils auf den gleichen Aufbau einer Solarzelle.
  • Zur Untersuchung der erfindungsgemäßen Verbindungen, also deren Einsatz als Absorbermaterialien in organischen optoelektronischen Bauelementen, wurde die Strom-Spannungskurve in einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: Glas mit ITO / C60 (15 nm) / erfindungsgemäße Verbindung (Absorbermaterial):C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) unter AM1.5 Beleuchtung gemessen (AM = Air Mass; AM = 1,5 bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m2; AM = 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen), wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. Auf ein GlasSubstrat ist ein transparenter Deckkontakt aus ITO (Indium-ZinnOxid) aufgebracht. ITO dient dabei als Elektrode, und das benachbarte Fulleren C60 als Elektronentransportschicht (ETL), daran schließt sich die photoaktive Schicht C60 als Elektronenakzeptormaterial und der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung als Lochakzeptormaterial (Donatormaterial) an, gefolgt von BPAPF (9,9-bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren) als Lochtransportschicht (HTL) und mit NDP9 (Novaled AG) dotiertem BPAPF, gefolgt von einer Elektrode aus Aluminium (siehe 2).
  • Der vorteilhafte synergistische Effekt von erfindungsgemäßen Verbindungen, welche Furan-Gruppen oder Thiophen-Gruppen in Wechselwirkung mit einer Indol-Einheit aufweisen, ist in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
    Substanz OD-Integral für 30 nm Film (400-900nm) Uoc [V] Jsc /EQE [mA/cm2] FF [%] eff [%]
    F1 97 0.83 10.8 62.7 5.62
    F2 63 1. 02 8.0 61.7 5.03
    F3 95 0.98 11.5 73.8 8.32
    F4 97 0.94 11.9 72.1 8.07
    F5 103 1.01 7.7 62.3 4.85
    F6 83 0.96 13.8 72.5 9.60
    F7 84 1.0 9.8 63.2 6.23
    F8 86 0. 98 12.8 67.9 8.52
    F9 90 0.98 13.6 70.3 9.37
    F10 85 1.01 11.8 56.5 6.73
    F11 76 0.98 11.3 56.7 6.28
    F12 77 1.03 8.9 50.7 4.65
    F13 0.87 12.2 70.3 7.46
  • Die besonders vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen sich bei identischem Solarzellenaufbau auch in den photovoltaischen Parametern Leerlaufspannung Uoc, Kurzschlussstrom Jsc und Füllfaktor FF. Ein erhöhter Füllfaktor FF weist darauf hin, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen nicht nur verbesserte Absorptionseigenschaften, sondern auch überlegene Ladungsträger-Transporteigenschaften aufweisen. In Abhängigkeit der Ladungstransporteigenschaften und der Absorptionseigenschaften können hohe Photoströme mit guten Füllfaktoren erreicht werden. Damit können sehr gut kombinierte Tandem-/ Tripel-/ Quadrupel-/ oder Multijunction-Solarzellen hergestellt werden. Von den in Tabelle 2 aufgeführten Verbindungen weisen die Verbindungen F3, F4, F6, F8, F9 und F13 die besten optischen Eigenschaften auf, insbesondere wurden für diese Verbindungen der höchste Zellwirkungsgrad (eff), also die höchste Effizienz, einer damit hergestellten organischen Solarzelle erhalten, wobei darunter die Verbindungen F6 und F9 die höchste Effizienz in den Solarzellen aufweisen. Diese Verbindungen weisen jeweils einen Furan-Ring und/oder Thiophen-Ring, insbesondere jeweils einen Furan-Ring, am Fünf-Ring und am Sechs-Ring der zentralen Indol-Einheit auf. Des Weiteren ist ein H, eine Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Buthyl-Gruppe, insbesondere eine Isopropyl, iso-Butyl oder s-Butyl-Gruppe, am N des Pyrrol-Rings der zentralen Indol-Einheit vorteilhaft. Bevorzugt sind weitere Fünf-Ringe (Ia, IIa) in 2' und 6'-Position der zentralen Indol-Einheit verknüpft. Bevorzugt weisen die beiden äußeren Fünf-Ringe (Ia, IIa) jeweils eine Dicyanovinyl- und/oder eine Butadienyldicyano-Gruppe auf.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Syntheseschemas zur Synthese von erfindungsgemäßen Verbindungen;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements im Querschnitt;
    • 3 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F1 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F1 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 4 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F2 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F2 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 5 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F3 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F3 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 6 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F4 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F4 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 7 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F5 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F5 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 8 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F6 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F6 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 9 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F7 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F7 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 10 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F8 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F8 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 11 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F9 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F9 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 12 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F10 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F10 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 13 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F11 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F11 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle;
    • 14 eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F12 und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F12 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle; und
    • 15 eine grafische Darstellung der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F13 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle.
  • Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Syntheseschemas zur Synthese von erfindungsgemäßen Verbindungen.
  • Die allgemeine Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf die internationalen Anmeldungen WO2017114937A1 und WO2017114938A1 verwiesen.
  • In 1 sind allgemeine Synthesen erfindungsgemäßer Verbindungen dargestellt. Die Verbindungen F2, F3, F4, F5, F6, F8, F9, F10, F11, F12, F14, F15, F17 und F18 sind dadurch einfach und in guten Ausbeuten zugänglich. Die Verbindungen F1, F7, F13 und F16 werden gemäß einer in den internationalen Anmeldungen WO2017114937A1 und WO2017114938A1 offenbarten Synthese hergestellt. Die Positionen der Verknüpfung von Substituenten (Ia, IIa) an der zentralen Indol-Einheit sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3
    Verbindung Nr. n m Position Verknüpfung am Indol
    F1 1 1 2, 6
    F2 0 0 2,6
    F3 0 1 2,6
    F4 1 0 2,6
    F5 0 1 2,5
    F6 0 1 2,6
    F7 1 1 5,7
    F8 0 1 2,6
    F9 0 1 2,6
    F10 0 1 2, 6
    F11 0 1 2,6
    F12 0 1 2,6
    F13 1 1 2,6
    F14 0 0 4,7
    F15 0 1 2,4
    F16 1 1 4,6
    F17 0 0 2,6
    F18 0 0 2,6
  • Die erfindungsgemäße Verbindung der allgemeinen Formel I
    Figure DE102019120457A1_0060
    ist dadurch gekennzeichnet, dass R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl und Alkenyl; mindestens ein A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander die Gruppe Ia
    Figure DE102019120457A1_0061
    ist, wobei jeweils * die Anknüpfung an die Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet; Z ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, und N-R8, wobei R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl;
    Y3 N oder C-R9 ist, wobei R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann;
    Y4 N oder C-R10 ist, wobei R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; die übrigen A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Amino; und A5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, Alkoxy und der Gruppe Ib
    Figure DE102019120457A1_0062
    wobei * die Anknüpfung an die Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet; X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, und N-R7, wobei R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; Y1 N oder C-R5 ist, wobei R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; Y2 N oder C-R6 ist, wobei R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und R2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel II
    Figure DE102019120457A1_0063
    wobei bevorzugt R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H und Alkyl; R4 bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy und Alkyl; und wobei bevorzugt X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VII
    Figure DE102019120457A1_0064
    wobei bevorzugt R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und s-Butyl; R4 bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy und Alkyl; und wobei Z O oder S ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ein
    Figure DE102019120457A1_0065
    wobei R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formeln III und/oder IV,
    Figure DE102019120457A1_0066
    Figure DE102019120457A1_0067
    wobei R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und s-Butyl; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, Alkoxy, Amino, Aryl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; wobei bevorzugt X und Z gleich O sind, R4 H ist, und R5 und R6 H sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in Formel III A1, A3 und A4 H (Formel V), und in Formel IV A1, A2 und A4 H (Formel VI),
    Figure DE102019120457A1_0068
    Figure DE102019120457A1_0069
    wobei X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; wobei bevorzugt R5 und R6 H sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VIII und/oder IX
    Figure DE102019120457A1_0070
    Figure DE102019120457A1_0071
    wobei R1 H oder Alkyl; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; wobei bevorzugt R5 und R6 H und R9 und R10 H sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander
    Figure DE102019120457A1_0072
    wobei n 1, 2, 3 oder 4 ist, wobei jeweils * die Anknüpfung an die Gruppe der allgemeinen Formel Ia und/oder Ib bezeichnet; R11, R12 und R13 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, COO-Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, zyklischem oder offenkettigem Alkenyl, wobei H jeweils durch Halogen oder CN substituiert sein kann, mit der Bedingung, dass R11 und R12 nicht beide H sind, wobei R11 und R12 bevorzugt CN sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure DE102019120457A1_0073
    Figure DE102019120457A1_0074
    Figure DE102019120457A1_0075
    wobei * die Anknüpfung an die Gruppe der allgemeinen Formel Ia und/oder Ib bezeichnet, wobei bevorzugt R2 und R3 gleich sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure DE102019120457A1_0076
    Figure DE102019120457A1_0077
    Figure DE102019120457A1_0078
    Figure DE102019120457A1_0079
    Figure DE102019120457A1_0080
    Figure DE102019120457A1_0081
    Figure DE102019120457A1_0082
    Figure DE102019120457A1_0083
    Figure DE102019120457A1_0084
    Figure DE102019120457A1_0085
    Figure DE102019120457A1_0086
    Figure DE102019120457A1_0087
    Figure DE102019120457A1_0088
    Figure DE102019120457A1_0089
    und
    Figure DE102019120457A1_0090
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung F7 und/oder F16
    Figure DE102019120457A1_0091
    Figure DE102019120457A1_0092
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements im Querschnitt.
  • Das optoelektronisches Bauelement umfasst eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und ein Schichtsystem 7, wobei das Schichtsystem 7 zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 angeordnet ist. Dabei weist mindestens eine Schicht des Schichtsystems 7 mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung auf.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle, ein OFET, eine OLED oder ein organischer Photodetektor.
  • Ein aus dem Stand der Technik bekannter Aufbau einer organischen Solarzelle besteht in einer pin- oder nip-Diode (Martin Pfeiffer, „Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications", PhD thesis TU-Dresden, 1999, und WO2011/161108A1 ). Eine pin-Solarzelle besteht dabei aus einem Substrat mit daran anschließendem meist transparentem Grundkontakt, p-Schicht(en), i-Schicht(en), n-Schicht(en) und einem Deckkontakt. Eine nip-Solarzelle besteht aus einem Substrat mit daran anschließendem meist transparentem Grundkontakt, n-Schicht(en), i-Schicht(en), p-Schicht(en) und einem Deckkontakt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine Solarzelle. Die Solarzelle weist ein Substrat 1 auf, z. B. aus Glas, auf dem sich eine Elektrode 2 befindet, die z. B. ITO umfasst. Darauf angeordnet sind eine elektronentransportierende Schicht 3 (ETL) sowie eine photoaktive Schicht 4 mit mindestens einer erfindungsgemäßen Verbindung, einem p-leitenden Donor-Material, und einem n-leitenden Akzeptor-Material, z. B. C60 Fulleren, entweder als flacher Heteroübergang oder als Volumenheteroübergang. Darüber angeordnet befindet sich eine p-dotierte Lochtransportschicht 5 (HTL), und die Elektrode 6 aus Aluminium.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Schichtsystem 7 mindestens eine photoaktive Schicht 4 auf, bevorzugt eine Absorberschicht, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht 4 die mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Schichtsystem 7 mindestens zwei photoaktive Schichten, bevorzugt mindestens drei photoaktive Schichten, oder bevorzugt mindestens vier photoaktive Schichten auf.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die photoaktive Schicht als Mischschicht aus der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung und mindestens einer weiteren Verbindung, oder als Mischschicht der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung und mindestens zwei weiteren Verbindungen ausgebildet, wobei die Verbindungen bevorzugt Absorbermaterialien sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die optoelektronischen Bauelemente weitere funktionale Schichten auf, wobei diese insbesondere als Tandemzelle, Tripelzelle oder Mehrfachzelle ausgebildet sind.
  • In den folgenden 3 bis 15 werden konkrete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindung sowie deren optische Eigenschaften angegeben:
    • 3 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F1 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F1 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Absorptionsspektren (optische Dichte über Wellenlänge in nm) wurde für 30 nm dicke vakuumaufgedampfte Schichten der jeweiligen Verbindungen F1 bis F13 auf Quarzglas gemessen.
  • Die Strom-Spannungskurve enthält Kennzahlen, welche die organische Solarzelle kennzeichnen. Die wichtigsten Kennzahlen sind hierbei der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der Kurzschlussstrom Jsc.
  • Im konkreten Fall weist die BHJ-Zelle auf der ITO-Schicht eine Schicht von C60 mit einer Dicke von 15 nm auf. Auf diese Schicht wurde Verbindung F1 zusammen mit C60 in einer Dicke von 30 nm aufgetragen. Dieser Schicht folgt eine Schicht aus BPAPF in einer Dicke von 10 nm, darauf befindet sich eine weitere Schicht umfassend BPAPF und NDP9 in einer Dicke von 30 nm. Der Anteil an BPAPF in dieser Schicht beträgt 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Schicht. An diese Schicht schließt sich eine weitere Schicht mit NDP9 in einer Dicke von 1 nm an, woraufhin eine Aluminium-Schicht in einer Dicke von 100 nm folgt. Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F1:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht einen Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) zeigt. In dem optoelektronischen Bauelement mit der Verbindung F1 beträgt der Füllfaktor FF 62,7 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,83 V und der Kurzschlussstrom Jsc 10,8 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F1 beträgt 5,62 %.
  • Die Verbindung F1 zeigt zu dem eine besonders gute Verdampfbarkeit bei Temperaturen von 240°C bis 255°C Endtemperatur.
  • 4 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F2 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F2 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F2:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F2 beträgt der Füllfaktor FF 61,7 %, die Leerlaufspannung Uoc 1,02 V und der Kurzschlussstrom Jsc 8,0 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F2 beträgt 5,03 %.
  • 5 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F3 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F3 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F3:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F3 beträgt der Füllfaktor FF 73,8 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,98 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,5 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F3 beträgt 8,32 %. F3 zeigt besonders gute Transporteigenschaften mit einem hohen Füllfaktor FF.
  • 6 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F4 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F4 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F4:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F4 beträgt der Füllfaktor FF 72,1 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,94 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,9 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F4 beträgt 8,07 %.
  • 7 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F5 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F5 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F5:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F5 beträgt der Füllfaktor FF 62,3 %, die Leerlaufspannung Uoc 1,01 V und der Kurzschlussstrom Jsc 7,7 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F5 beträgt 4,85 %.
  • 8 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F6 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F6 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / Verbindung F6:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In einem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F6 beträgt der Füllfaktor FF 72,5 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,96 V und der Kurzschlussstrom Jsc 13,8 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F6 beträgt 9,60 %.
  • 9 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F7 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F7 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B).
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F7:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit der Verbindung F7 beträgt der Füllfaktor FF 63,6 %, die Leerlaufspannung Uoc 1,0 V und der Kurzschlussstrom Jsc 9,8 mA/cm2.
  • Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F1 beträgt 6,23 %.
  • 10 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F8 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F8 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B) .
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F8:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F8 beträgt der Füllfaktor FF 67,9 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,98 V und der Kurzschlussstrom Jsc 12,8 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F8 beträgt 8,52 %. Die Verbindung F8 zeigt ein besonders stabiles Verhalten bei Vakuumbedampfung.
  • 11 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F9 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F9 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B) .
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F9:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F9 beträgt der Füllfaktor FF 70,3 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,98 V und der Kurzschlussstrom Jsc 13,6 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F9 beträgt 9,37 %.
  • 12 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums von Verbindung F10 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit Verbindung F10 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B) .
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F10:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F10 beträgt der Füllfaktor FF 56,5 %, die Leerlaufspannung Uoc 1,01 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,8 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F1 beträgt 6,73 %.
  • 13 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F11 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F11 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B) .
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F11:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F11 beträgt der Füllfaktor FF 56,7 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,98 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,3 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F11 beträgt 6,28 %.
  • 14 zeigt eine grafische Darstellung des Absorptionsspektrums der Verbindung F12 (A), und der Strom-Spannungskurve, einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F12 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle (B) .
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F12:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F12 beträgt der Füllfaktor FF 50,7 %, die Leerlaufspannung Uoc 1,03 V und der Kurzschlussstrom Jsc 8,9 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F12 beträgt 4,65 %.
  • 15 zeigt eine grafische Darstellung einer spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung F13 gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement in Form einer organischen Solarzelle.
  • Die Strom-Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / F13:C60 (30nm, 3:2, 50°C) / BPAPF (10nm) / BPAPF:NDP9 (30nm, 10%wt NDP9) / NDP9 (1nm) / Al (100nm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) ist. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung F13 beträgt der Füllfaktor FF 70,3 %, die Leerlaufspannung Uoc 0,87 V und der Kurzschlussstrom Jsc 12,2 mA/cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung F13 beträgt 7,46 %.
  • Die experimentellen Daten der Verbindungen F1 bis F13 mit den Absorptionseigenschaften der Verbindungen und den in organischen Solarzellen gemessenen Strom-Spannungsverläufen belegen, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen für die Anwendung in organischen Solarzellen sowie anderen organischen optoelektronischen Bauelementen sehr gut geeignet sind und insbesondere eine Leerlaufspannung Uoc von über 0,9 V ermöglichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 201116108 A1 [0054]
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Martin Pfeiffer, „Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications“, PhD thesis TU-Dresden, 1999 [0101]

Claims (15)

  1. Verbindung der allgemeinen Formel I
    Figure DE102019120457A1_0093
     dadurch gekennzeichnet, dass R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; R4 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, und Alkenyl; mindestens ein A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander die Gruppe Ia
    Figure DE102019120457A1_0094
    ist, wobei jeweils * die Anknüpfung an die Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet; Z ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, und N-R8, wobei R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; Y3 N oder C-R9 ist, wobei R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; Y4 N oder C-R10 ist, wobei R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; die übrigen A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Amino; und A5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, Alkoxy und der Gruppe Ib
    Figure DE102019120457A1_0095
    wobei * die Anknüpfung an die Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet; X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, und N-R7, wobei R7 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, und Aryl; Y1 N oder C-R5 ist, wobei R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; Y2 N oder C-R6 ist, wobei R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; und R2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann.
  2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel II ist,
    Figure DE102019120457A1_0096
    wobei bevorzugt R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H und Alkyl; R4 bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy und Alkyl; und wobei X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind.
  3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VII ist,
    Figure DE102019120457A1_0097
    wobei bevorzugt R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und s-Butyl; R4 bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy und Alkyl; und wobei Z O oder S ist.
  4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein A1, A2, A3 oder A4 jeweils unabhängig voneinander ein
    Figure DE102019120457A1_0098
    ist, wobei R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Amino, Aryl, Alkenyl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können.
  5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formeln III und/oder IV ist,
    Figure DE102019120457A1_0099
    Figure DE102019120457A1_0100
    wobei R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und s-Butyl; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; A1, A3 und A4, oder A1, A2 und A4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, Alkoxy, Alkyl, fluoriertem Alkyl, und teilfluoriertem Alkyl; R3 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, fluoriertem Alkyl, teilfluoriertem Alkyl, Alkoxy, Amino, Aryl, und einer elektronenziehenden Alkyl-Gruppe mit zumindest einer C=C-Doppelbindung, wobei H durch CN oder F substituiert sein kann; und wobei bevorzugt X und Z gleich O sind, R4 H ist, und R5 und R6 H sind.
  6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel III A1, A3 und A4 H sind (Formel V), und in Formel IV A1, A2 und A4 H sind (Formel VI),
    Figure DE102019120457A1_0101
    Figure DE102019120457A1_0102
    wobei X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; wobei bevorzugt R5 und R6 H sind.
  7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel VIII oder IX ist,
    Figure DE102019120457A1_0103
    Figure DE102019120457A1_0104
    wobei R1 H oder Alkyl ist; X und Z jeweils unabhängig voneinander O oder S sind; R9 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R10 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R9 und R10 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können, R5 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; R6 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, Alkoxy, verzweigtem oder linearem, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, Alkenyl, und Aryl, wobei H jeweils substituiert sein kann; und wobei R5 und R6 miteinander in Form einer Ringstruktur homocyclisch oder heterocyclisch verbunden sein können; wobei bevorzugt R5 und R6 H und R9 und R10 H sind.
  8. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander
    Figure DE102019120457A1_0105
    sind, wobei n 1, 2, 3 oder 4 ist, wobei jeweils * die Anknüpfung an die Gruppe der allgemeinen Formel Ia und/oder Ib bezeichnet; R11, R12 und R13 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, CN, COO-Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy, zyklischem oder offenkettigem Alkyl, zyklischem oder offenkettigem Alkenyl, wobei H jeweils durch Halogen oder CN substituiert sein kann, mit der Bedingung, dass R11 und R12 nicht beide H sind, wobei R11 und R12 bevorzugt CN sind.
  9. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure DE102019120457A1_0106
    Figure DE102019120457A1_0107
    Figure DE102019120457A1_0108
    wobei * die Anknüpfung an die Gruppe der allgemeinen Formel Ia und/oder Ib bezeichnet, wobei bevorzugt R2 und R3 gleich sind.
  10. Verbindung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure DE102019120457A1_0109
    Figure DE102019120457A1_0110
    Figure DE102019120457A1_0111
    Figure DE102019120457A1_0112
    Figure DE102019120457A1_0113
    Figure DE102019120457A1_0114
    Figure DE102019120457A1_0115
    Figure DE102019120457A1_0116
    Figure DE102019120457A1_0117
    Figure DE102019120457A1_0118
    Figure DE102019120457A1_0119
    Figure DE102019120457A1_0120
    Figure DE102019120457A1_0121
    Figure DE102019120457A1_0122
    und
    Figure DE102019120457A1_0123
  11. Verbindung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung F7 und/oder F16 ist
    Figure DE102019120457A1_0124
    Figure DE102019120457A1_0125
  12. Optoelektronisches Bauelement, umfassend eine erste Elektrode (2), eine zweite Elektrode (3) und ein Schichtsystem, wobei das Schichtsystem (7) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht des Schichtsystems (7) mindestens eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, wobei das optoelektronische Bauelement bevorzugt eine organische Solarzelle, ein OFET, eine OLED oder ein organischer Photodetektor ist.
  13. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (7) mindestens eine photoaktive (4) Schicht aufweist, bevorzugt eine Absorberschicht, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht (4) die mindestens eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, wobei das Schichtsystem (7) bevorzugt mindestens zwei photoaktive Schichten, bevorzugt mindestens drei photoaktive Schichten, oder bevorzugt mindestens vier photoaktive Schichten aufweist.
  14. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (4) als Mischschicht aus der mindestens einen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mindestens einer weiteren Verbindung, oder als Mischschicht der mindestens einen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mindestens zwei weiteren Verbindungen ausgebildet ist, wobei die Verbindungen bevorzugt Absorbermaterialien sind.
  15. Verwendung mindestens einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem organischen optoelektronischen Bauelement, wobei das organische optoelektronische Bauelement bevorzugt eine organische Solarzelle ist.
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