WO2016128356A1 - Lichtabsorbierende verbindungen - Google Patents

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WO2016128356A1
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Olaf Zeika
Karl Leo
Robert Thoran
Koen Vandewal
Christian Körner
Reinhard Scholz
Annette Petrich
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Technische Universität Dresden
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Definitions

  • the present invention relates to compounds of the formula (I) and their use as electron donor and / or electron acceptor material in an optoelectronic component.
  • optoelectronic component includes, for example, an organic electroluminescent device (OLED), an organic integrated circuit (O-IC), an organic field effect transistor (O-FET), an organic thin film transistor (O-TFT ), an organic light emitting transistor (O-LET), an organic solar cell (O-SC), an organic optical detector, an organic photoreceptor, an organic field quenching device (O-FQD), a light emitting electrochemical cell (LEC) , an organic laser diode (O-laser) and opto-electronic memory elements understood.
  • OLED organic electroluminescent device
  • O-IC organic integrated circuit
  • O-FET organic field effect transistor
  • OFTFT organic thin film transistor
  • O-LET organic light emitting transistor
  • O-SC organic solar cell
  • O-SC organic optical detector
  • O-FQD organic field quenching device
  • LEC light emitting electrochemical cell
  • O-laser organic laser diode
  • small molecules are understood as meaning non-polymeric organic, monodisperse molecules in the mass range between 100 and 2000 grams / mole. So far, the typical efficiencies of 10-20% for inorganic solar cells have not yet been achieved. However, organic solar cells are subject to the same physical limitations as inorganic solar cells, which is why, after appropriate development work, at least theoretically similar efficiencies are to be expected.
  • Organic solar cells consist of a sequence of thin layers (which are typically each 1 nm to 1 ⁇ m thick) of organic materials, which are preferably vapor-deposited or vacuum-deposited be applied to a solution.
  • the electrical contacting can be effected by metal layers or metal / metal oxide multilayer systems, by transparent conductive oxides (TCOs) and / or by transparent conductive polymers (PEDOT-PSS, PANI).
  • a solar cell converts light energy into electrical energy.
  • photoactive is understood here, namely as capable of converting light energy into electrical energy.
  • solar cells do not directly generate free charge carriers by light, but due to a less pronounced attenuation of the mutual attraction, quasiparticles, so-called excitons (electrically neutral excitation states, bound electron-hole pairs) are formed. Only in a second step, these excitons are separated into free charge carriers, which then contribute to the electric current flow.
  • organic-based devices over conventional inorganic-based devices (semiconductors such as silicon, gallium arsenide) is the sometimes extremely high optical absorption coefficients (up to 2x10 5 cm 1 ), which allow efficient absorber layers of just a few nanometers thickness to be produced. so that offers the opportunity to produce very thin solar cells with low material and energy costs. Further technological aspects are the low costs, the organic semiconductor materials used being very cost-effective when produced in large quantities; The ability to produce flexible large-area components on plastic films, and the almost unlimited possibilities of variation and the almost unlimited availability of organic chemistry.
  • organic solar cells Since no high temperatures are required in the production process (substrate temperatures of a maximum of 110 ° C. are not exceeded), it is possible to use organic solar cells as components both flexibly and over a large area on inexpensive substrates, e.g. Metal foil, plastic film or plastic fabric to produce. This opens up new fields of application which remain closed to conventional solar cells. Due to the almost unlimited number of different organic compounds, the materials can be tailored to their specific task.
  • n or p denotes an n- or p-type doping, which leads to an increase in the density of free electrons or holes in the thermal equilibrium state.
  • i-layer designates an undoped layer (intrinsic layer).
  • One or more i-layer (s) may in this case consist of layers of a material as well as a mixture of two materials (so-called interpenetrating networks).
  • the charge carriers in organic semiconductors are not freely present after absorption, as already mentioned, but exist as exciton quasiparticles.
  • the photoactive interface can be used as an organic donor-acceptor interface (CW Tang, Appl. Phys. Lett., 1986, 48, 183) or an inorganic semiconductor interface (B. O'Egan, M. Grätzel, Nature, 1991 , 353, 737).
  • the excitons pass through diffusion to such an active interface, where electrons and holes are separated. This can lie between the p (n) layer and the i-layer or between two i-layers.
  • the electrons are now transported to the n-area and the holes to the p-area.
  • the transport layers are transparent or largely transparent materials with a wide band gap (wide-gap).
  • wide-gap materials in this case materials are referred to, which have no significant absorption in the wavelength range ⁇ 450 nm, preferably ⁇ 400 nm.
  • an organic material is referred to as hole-conducting if in the material the charge carriers formed as a result of light absorption and charge separation at a heterojunction ("photogenerated charge carriers") are transported in the form of holes
  • photogenerated charge carriers are transported in the form of holes
  • an organic material is said to be electron conducting when photogenerated carriers are transported in the form of electrons in the material
  • An interface region between the electron-conducting and hole-conducting materials is referred to as a heterojunction.
  • a heterojunction between the electron-conducting and the hole-conducting material is referred to as a photoactive heterojunction when due to light absorption in the electron-conducting and / or the hole-conducting material formed excitation states in which charge carriers are bound and which are also called excitons are separated in the region of the heterojunction into the individual charge carriers, namely electrons and holes, which in turn then through the electron-conducting material / the hole-conducting material be transported to contacts where electrical energy can be tapped.
  • a heterojunction between the electron-conducting and the hole-conducting material is referred to as a flat or planar heterojunction when the interface between the electron-conducting and the hole-conducting material is formed as a substantially contiguous surface between the two material regions, namely a region of the electron-conducting Material and a region of the hole-conducting material (see CW Tang, Appl. Phys. Lett., 1986, 48 (2), 183-185; or N. Karl et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst, 1994, 252, 243-258).
  • a heterojunction between the electron-conducting and the hole-conducting material is a volume heterojunction when the electron-conducting material and the hole-conducting material are at least partially mixed with each other, so that the interface between the electron-conducting and the hole-conducting material comprises a plurality of interface portions which overlay the volume of the material mixture is distributed (see, for example, CJ Brabec et al., Adv. Funct. Mater., 2011, 11, 15).
  • materials of photoactive layers in organic photoactive devices have a high absorption coefficient in as broad a wavelength range as possible, which is tuned to the solar spectrum.
  • the exciton generated by absorption in the semiconductor material should be able to diffuse to the photoactive heterojunction. Large exciton diffusion lengths make it possible to maximize the thickness of the organic layers in which absorbed light contributes to the photocurrent, thus further improving the efficiency of the organic photoactive device.
  • the energies of the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the organic donor material (hole-conducting material) and the organic acceptor material (electron-conducting material) are preferably to be selected such that, on the one hand, an efficient separation of the Excitons in electrons on the acceptor material and holes on the donor material takes place, on the other hand, the free energy of the system of generated electron and hole is as large as possible. The latter leads to a maximization of the idle photovoltage of the device.
  • the charge carriers should be spatially separated quickly. Good electron transport on the acceptor material and good hole transport on donor material ensures low losses and leads to a good fill factor of the current-voltage characteristic of the organic photoactive component.
  • WO 2006092134 A1 discloses compounds which have an acceptor-donor-acceptor structure, the donor block having an extended ⁇ system.
  • T2 thienothiophene derivatives which form a ⁇ system with other aromatics and are framed on both sides by alkyl groups, and their use in organic semiconductors.
  • WO 2009051390 discloses thiophene-based acceptor-donor dyes for use in dye-sensitive solar cells.
  • WO 002008145172 A1 introduces novel phthalocyanines for use in solar cells.
  • US 7655809 B2 discloses compounds of 5 condensed carbon cycles in series and their use as organic semiconductors.
  • WO 2006111511 A1 and WO 2007116001 A2 disclose rylenetetracarboxylic acid derivatives for use as an active layer in photovoltaics.
  • the object of the invention is therefore to provide an organic material which is ideally vaporizable in vacuo and can be used as electron donor and / or electron acceptor material in an electronic device, in particular as a light absorber in an organic solar cell.
  • the organic material is characterized by a photoactive region which comprises a photoactive heterojunction between an electron-conducting organic material and a hole-conducting organic material.
  • the organic material is a conjugated acceptor donor-acceptor oligomer (ADA oligomer) with acceptor units (A), each attached to a donor unit (D), with the donor unit (D) is an extended ⁇ -electron donor block. Fluorine-substituted acceptor units provide for improved evaporation behavior.
  • perfluoroalkyl, CN, Cl, alkyl substituents may be attached to the central donor block.
  • the morphology of these absorber molecules improves, resulting in high charge-carrier mobility for electrons and holes.
  • a first object of the present invention is therefore a compound of the general formula
  • CEFs C5F4CF3, C5F 3 N are each independently (CN), C6F4CN, C6F4CH3, C6F 3 (CN) (CF 3), C5F4N or C6F 3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl;
  • T 1 and T 2 are each independently H, F, C, CN or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 alkyl groups;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl, aryl, diaryl or triaryl;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl, quaterheteroaryl, quinqueheteroaryl (pentahetaryl), sexihetaryl (hexahetaryl), bisheteroaryl / aryl or diaryl / heteroaryl,
  • substituents are each independently selected from F, C 1 -C 12 alkyl, C 1 -C 12 aryl, CN, C 1 -C 12 perfluoroalkyl, C 1 -C 12 fluoroalkyl and C 1 -C 12 oxyalkyl , and wherein X, Y 1 and ⁇ may each independently or partially be bridged with each other via alkylamines, sulfur, dialkyl carbon or dialkylsilicon.
  • a further subject matter of the present invention is, moreover, the use of at least one compound of the formula (I) in an optoelectronic component, for example an organic electroluminescent device (OLED), an organic integrated circuit (O-IC), an organic field-effect transistor ( O-FET), an organic thin film transistor (O-TFT), an organic light emitting transistor (O-LET), an organic solar cell (O-SC), an organic optical detector, an organic photoreceptor, an organic field quenching device ( O-FQD), a light-emitting electrochemical cell (LEC), an organic laser diode (O-laser), in opto-electronic memory elements and in non-linear optics.
  • OLED organic electroluminescent device
  • O-IC organic integrated circuit
  • O-FET organic field-effect transistor
  • OFTFT organic thin film transistor
  • O-LET organic light emitting transistor
  • O-SC organic solar cell
  • O-SC organic optical detector
  • O-FQD organic field quenching device
  • LEC
  • the invention also relates to optoelectronic devices, such as those mentioned above, containing at least one of the compounds described herein.
  • the compounds of the invention are compounds of general structural formula (I).
  • the part of the molecule acting as an electron donor (D) is composed of the block formed of Y 1 , X and Y 2
  • the part of the molecule which is effective as an electron acceptor (A) is composed of the end groups Z , Z 2 and the respective cyanovinylenen linked together.
  • Y 1 , Y 2 and X are each bivalent groups.
  • bivalent means that the respective groups are each bonded to the remainder of the molecule according to formula (I), that is to say that in the case where X is defined as dithienothienyl, for example Dithienothienyl radical is an at least disubstituted dithienothiophene radical.
  • each individual thiophene is at the 2- and the 5-position to the rest of the molecule of the formula (I) or to a bound adjacent thiophene.
  • this bivalent fluorene is attached to the remainder of the molecule of formula (I) at the 2- and 7- positions.
  • this bivalent dibenzothiophene is attached at the 3- and the 7-position to the remainder of the molecule of formula (I).
  • an aryl group within the meaning of this invention contains from 6 to 60 aromatic ring atoms and a heteroaryl group within the meaning of this invention contains from 5 to 60 aromatic ring atoms, at least one of which represents a heteroatom.
  • the bivalent variables X, Y and Y 2 may each independently or partially be bridged with each other.
  • a bridging of the aforementioned with one another can take place via alkylamines, sulfur, dialkyl carbon or dialkyl silicon. So can dibenzopyrrole
  • dibenzopyrrole For example, be understood as a diaryl in which the two benzyl rings are bridged together via an alkylamine.
  • An alkylamine in the context of the present invention denotes a straight-chain C 1 -C 20 -alkylamine or branched or cyclic C 3 -C 20 -alkylamine.
  • Exemplary alkyl radicals are methyl, ethyl, iso-propyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Exemplary alkylamines are methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, N-butylamine or n-hexylamine.
  • a dialkyl carbon or a dialkyl silicon in the context of the present invention denotes mono- or dialkyl-substituted carbon or silicon atom.
  • an alkyl radical denotes a straight-chain C 1 -C 20 -alkyl or a branched or cyclic C 3 -C 20 -alkyl.
  • methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl may also be mentioned in this context.
  • an aryl group or heteroaryl group is either a monocyclic aromatic group, such as e.g. Phenyl, or a monocyclic heteroaromatic group, for example pyridinyl, pyrimidinyl or thienyl, or a fused (fused) aromatic or heteroaromatic polycyclic group, for example naphthalenyl, phenanthrenyl or carbazolyl.
  • a condensed (fused) aromatic or heteroaromatic polycycle consists of two or more simple aromatic or heteroaromatic rings condensed together.
  • bisheteroaryl-aryl refers to an aryl which is fused to two heteroaryls
  • diaryl-heteroaryl refers to a heteroaryl which is fused to two aryls.
  • An example of a diaryl heteroaryl is dibenzothiophene or dibenzothienyl.
  • An example of a bisheteroaryl aryl is dithienocyclopentene, or dithienocyclopentenyl.
  • diaryl refers to groups in which two or three aryl or heteroaryl groups are bonded together directly via a covalent bond or via a linker group. wherein the respective aryl / heteroaryl groups are not annelated.
  • the linker group may be any organic radical, such as a methylene group.
  • an aryl (Ar) group which may each be substituted by further radicals means, in particular, groups which are selected from the group consisting of phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, fluorenyl, pyrenyl, dihydropyrenyl, Chrysenyl, perylenyl, fluoroanthenyl, benzanthracenyl, benzphenanthrenyl, tetracenyl, pentacenyl and benzpyrenyl, wherein the above groups may each be substituted or unsubstituted, wherein the substituents are selected, for example, from substituted or unsubstituted straight-chain alkyl, alkoxy or thioalkyl groups having 1 to 20 C atoms or substituted or unsubstituted, branched or cyclic alkyl, alkoxy or thioalkyl groups having 3 to 20 C atoms or
  • substituents of the aryl groups are in turn substituted, their substituents are selected from straight-chain alkyl, alkoxy or thioalkyl groups having 1 to 20 C atoms, cyclic or branched alkyl, alkoxy or thioalkyl groups having 3 to 20 C.
  • the substituents of the aforementioned aryl groups are F, CN, C 1 -C 12 alkyl, C 1 -C 12 perfluoroalkyl, C 1 -C 12 fluoroalkyl and C 1 -C 12 oxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n- Butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl or n-dodecyl.
  • a heteroaryl (HetAr) group which may be substituted in each case with further radicals and which may be linked via an arbitrary position on the aromatic, in particular means a group which is selected from the group consisting of furanyl, Difuranyl, terfuranyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, dibenzofuranyl, thienyl, dithienyl, terthienyl, benzothienyl, isobenzothienyl, benzodithienyl, benzotrithienyl, pyrrolyl, indolyl, isoindolyl, carbazolyl, pyridinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, acridinyl, phenanthridinyl, benzo-5,6-quinolinyl, Benzo-6,7-quinolinyl, benzo-7,8-quinolinyl, phenothiaziny
  • the proviso furthermore applies that, in the case where Y, X and Y 2 are substituted, the absolute number of side chains of the electron donor block (Y -XY 2 ) two or is more, the skeleton of at least two of these side chains do not exactly comprise three atoms from the group consisting of C, Si, O, S, Se, N and P in linear sequence.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic C6HF3N, CEFs C5F4CF3, CsF 3 N (CN), C6F4CN, C6F4CH3, C6F 3 (CN) (CF 3), C5F4N or C6F 3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl , preferably CF 3, C 3 F 7, C7F15, cyclic CeF4CF 3, cyclic C6F4CN cyclic CsF 3 N (CN), cyclic C6F4CH 3, cyclic CeF 3 (CN) 2 and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently H, F, CN or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H, CN and / or CF 3 ;
  • Y 1 and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted thienyl, dithienyl, thienothienyl, dithienothienyl, or 2,1,3-benzothiadiazolyl; and
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted thienothienyl, dithienothienyl, 1, 2,5,6-dithienonaphthalenyl, 2,3,6,7-dithienonaphthalenyl, 1, 2,6,7-dithienoanthracenyl .
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Et is ethyl
  • Prop is propyl, especially n-propyl
  • But is butyl, especially n-butyl
  • Hex is hexyl, especially n-hexyl
  • hept is heptyl , in particular n-heptyl
  • Oct for octyl, in particular n-octyl
  • Non for nonyl, in particular n-nonyl.
  • Z 1 and Z 2 are each independently cyclic CEFs C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3 cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T 1 and T 2 are each independently H, F, CN or straight chain, perfluorinated C 1 -C 20 alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 alkyl groups, preferably H, CN and / or CF 3;
  • Y and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably thienyl, thienothienyl or dithienothienyl;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted dithienopyrrolyl;
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably thienyl, thienothienyl or dithienothienyl;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably disubstituted dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] silane,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or C6F3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably thienyl, thienothienyl or dithienothienyl;
  • X is heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl, quaterheteroaryl, aryl-heteroaryl or diaryl-heteroaryl, preferably dibenzothienyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably thienyl, thienothienyl or dithienothienyl;
  • X is heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl, quaterheteroaryl or bisheteroaryl-aryl, preferably dithienobenzyl.
  • compounds of the general formula (I) in this context are the compounds Vlj-Vlk:
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably thienyl, thienothienyl or dithienothienyl;
  • X is substituted or unsubstituted aryl, diaryl or triaryl, preferably substituted or unsubstituted fluorene,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or C6F3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably thienyl, thienothienyl or dithienothienyl;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl, quaterheteroaryl or diaryl heteroaryl, preferably substituted or unsubstituted dibenzopyrrolyl,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or C6F3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted aryl, diaryl or triaryl, preferably substituted or unsubstituted fluorene;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted dithienothienyl,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or C6F3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted aryl, diaryl or triaryl, preferably substituted or unsubstituted fluorene;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted dithienopyrrolyl,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted aryl, diaryl or triaryl, preferably substituted or unsubstituted fluorene;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably disubstituted dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] silane,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or C6F3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted aryl, diaryl or triaryl, preferably substituted or unsubstituted fluorene;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or bisheteroaryl-aryl, preferably substituted or unsubstituted dithienocyclopentyl,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted thienothienyl; and
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl, quaterheteroaryl or bisheteroaryl-aryl, preferably substituted or unsubstituted dithienocyclopentyl,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, or CeF3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently of one another H, F or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H and / or CF 3;
  • Y 1 and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted thienothienyl; and
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted di-thienothienyl, dithienopyrrolyl or disubstituted dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] silane,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 -alkyl, CN, C 1 -C 12 -perfluoroalkyl, C 1 -C 12 -fluoroalkyl and C 1 -C -alkoxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, n- Pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl and n-dodecyl.
  • Z and Z 2 are each independently cyclic CEFs C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, C5F3N (CN), or C6F 3 (CN) 2, or C1-C20 perfluoroalkyl, preferably CF3, C3F5, cyclic C5F 3 N (CN), cyclic C6F4CF3, cyclic C6F4CN, and / or cyclic C5F4N;
  • T and T 2 are each independently H, F, CN or straight-chain, perfluorinated C 1 -C 20 -alkyl groups or branched or cyclic perfluorinated C 3 -C 20 -alkyl groups, preferably H, F, CN and / or CF 3 ;
  • Y and Y 2 are each independently substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl or trisheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted dithienyl, trithienyl, furanyl, thiazolyl, thiazolylthienyl, furanylthienyl, thiazolyl (thienothienyl) or oxazyl;
  • X is substituted or unsubstituted heteroaryl, bisheteroaryl, trisheteroaryl or quaterheteroaryl, preferably substituted or unsubstituted thienyl, dithienyl, 2,1,3-benzothiadiazolyl, 2,1,3-benzofurazanyl, 1, 3,4-oxadiazolyl or 1,3,4 -thiadiazolyl,
  • substituents of the abovementioned groups are selected from F, C 1 -C 12 alkyl, C 1 -C 12 aryl, CN, C 1 -C 12 perfluoroalkyl, C 1 -C 12 fluoroalkyl and C 1 -C 12 oxyalkyl, preferably methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n Butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-dodecyl, benzyl or 1, 2-ethylene glycolyl.
  • the present invention moreover relates to the use of at least one compound of the formula (I) in an optoelectronic component.
  • the optoelectronic device is OSCs having a photoactive organic layer.
  • This photoactive layer includes low molecular weight compounds, oligomers, polymers or mixtures thereof as organic coating materials.
  • a preferably opaque or semitransparent electrode is applied as the cover contact layer.
  • the optoelectronic component is arranged on a flexibly designed substrate.
  • a flexible substrate is understood to be a substrate which ensures deformability as a result of external forces. As a result, such flexible substrates are also suitable for mounting on curved surfaces.
  • Flexible substrates include, but are not limited to, plastic or metal foils.
  • the coating is carried out for producing an optoelectronic component by means of vacuum processing of organic compounds according to the invention, so that advantageously can be dispensed for the production of optoelectronic device high temperature steps above 160 ° C, preferably the deposition at substrate temperatures below 90 ° C, more preferably at below 30 ° C.
  • the compounds used according to the invention for producing the optoelectronic component have a low evaporation or sublimation temperature, preferably ⁇ 300 ° C., particularly preferably ⁇ 250 ° C. In various embodiments, however, the evaporation temperature is at least 120 ° C. It is particularly advantageous if the organic compounds according to the invention are sublimable in a high vacuum.
  • the coating for producing an optoelectronic component takes place by means of solvent processing of the compounds described herein.
  • the availability of commercial spray robots makes this application process easily scalable to industry roll-to-roll standards.
  • the optoelectronic component in the sense of the present invention is a generic solar cell.
  • Such an optoelectronic component usually has a layer structure, wherein the respectively lowest and uppermost layer are formed as an electrode and counter electrode for electrical contacting.
  • the optoelectronic component is arranged on a substrate, such as, for example, glass, plastic (PET, etc.) or a metal strip. Between the substrate-near electrode and the counter electrode is at least one organic layer comprising arranged at least one organic compound.
  • Organic compounds which may be used here are organic low molecular weight compounds, oligomers, polymers or mixtures.
  • the organic layer is a photoactive layer.
  • the optoelectronic component is designed as a tandem or multiple component. In this case, at least two optoelectronic components are deposited as a layer system one above the other.
  • additional layers for coating or encapsulating the component or other components may be connected to or under the contact and base layers.
  • the organic layer is formed as one or more thin layers of vacuum-processed low molecular weight compounds or organic polymers.
  • vacuum-processed low molecular compounds and polymers based optoelectronic devices are known in the art (Walzer et al., Chemical reviews 2007, 107 (4), 1233-1271, Peumans et al., J. Appl. Phys , 93 (7), 3693-3722).
  • the organic layer is deposited on a substrate using vacuum processable compounds of the inventive compounds described herein.
  • the organic layer is wet-chemically deposited on a substrate using solutions.
  • the compound of the invention is selected from the group consisting of Compounds Illa-Illz1, IXd-IXf, IXdd-IXff, Xla-Xlx, Xlla-Xllr, Xllla-XIIIh, XVa-XVx, XVba-XVbf, IVa -Vlu, Va-Vr, IXa-IXc, IXaa-IXcc, IXg-IXI, Vs-Vy, Vla-Vlg, Vlh, VN, Vlj-Vlk, Vll-Vlm, Vllg-Vllr, Vin-Vly, Vlla-Vllf , VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, VIII-VIII, IXm-IXx
  • the optoelectronic component is an organic solar cell (OSC).
  • OSC organic solar cell
  • the organic layer is a light-absorbing layer, wherein the compound according to the invention acts as a light absorber.
  • the organic layer comprises at least one compound of general formula (I) as described herein, and optionally another low molecular weight compound, an oligomer and / or a polymer of a donor and an acceptor compound, or a layer sequence of donor and acceptor compounds. There may be more intermediate layers.
  • the at least one active layer of the optoelectronic component absorbs the widest possible spectral range of the incident light.
  • the electrodes of the optoelectronic component consist of metal, a metal / metal oxide thin layer system, a conductive oxide, in particular ITO, ZnO: Al or another TCO (Transparent Conductive Oxide) or a conductive polymer, in particular PEDOT / PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrene sulfonates)) or PANI (polyaniline).
  • the electrode which is arranged on the substrate is translucent for light or at least transparent in a certain light wavelength range. Translucency refers to the partial translucency of a material, so that the respective material for light has a transmittance of at most 100% and at least 1%, at least in a certain range of light wavelengths.
  • the optoelectronic component is translucent at least in a certain range of light wavelengths for light.
  • compounds of the invention as described herein are used as light absorbers in combination with electron acceptors, such as fullerenes, preferably C60 or C70 fullerenes, and fullerene derivatives such as 1- (3-methoxycarbonyl) -propyl-1-1- Phenyl (6,6) C61 (PCBM) used as so-called photoactive mixed layers in optoelectronic devices.
  • electron acceptors such as fullerenes, preferably C60 or C70 fullerenes, and fullerene derivatives such as 1- (3-methoxycarbonyl) -propyl-1-1- Phenyl (6,6) C61 (PCBM) used as so-called photoactive mixed layers in optoelectronic devices.
  • electrons are advantageously transferred from the compound according to the invention to the electron acceptor, which then can usually reach the electrode via a thin electron transport layer.
  • organic solar cells which include two or more photoactive mixed layers (multi-junction components), includes, wherein the two photoactive layers are usually housed in individual mostly vertically directly superimposed processed solar cells, which already have a so-called recombination
  • Different versions has been realized, be connected in series.
  • polymer-based organic solar cells there is the problem that the materials are processed from solution and thus a further applied layer very easily leads to the underlying layers being dissolved, dissolved or their morphology changed.
  • polymer-based organic solar cells therefore, only a very limited number of multilayer systems can be produced and only thereby that different material and solvent systems are used, which do not influence each other or hardly in the production.
  • a multilayer solar cell consists for example of a structure as shown in Figure 1 (in the example shown, a so-called tandem solar cell with two photoactive layers compared to a single cell). After the first subcell (counted from the substrate), the layer stack is continued directly with the hole- or electron-conducting layer (depending on the design as a pin or nip structure), and the cover contact is applied only after the complete second subcell. The combination of electron and hole-guiding layer in the middle between the two single cells is called recombination contact.
  • complementary absorber layers each consisting of an electron donor and a suitable acceptor material, of which one or more of these materials comprise or consist of the compounds of general formula (I) described herein, are used for the two photoactive layers.
  • Complementary in this case means that the absorption bands of the absorber molecules overlap only slightly or not at all.
  • a larger area of the solar spectrum can be used for power generation.
  • a multi-junction solar cell can also be made with identical materials in the photoactive layers of two or more subcells.
  • the donor material in one or more subcells may each consist of one or more compounds according to the invention.
  • the aforementioned multi-junction solar cells (shown in series connection in the exemplary embodiment) can be implemented as a parallel-connected cell-without fundamental changes in the mode of operation of the component.
  • the compounds according to the invention are used as light absorbers in so-called cascade structures.
  • the photoactive layer of a solar cell described above consists of a sequence of several donor molecules followed by several acceptor molecules (depending on the design as pin or nip structure also in reverse order).
  • multiple donors may also be mixed with multiple acceptors to form the photoactive layer, thereby covering a wider spectral range of sunlight.
  • the compounds of the invention can also be used as electron acceptor molecules. All documents cited are incorporated herein by reference in their entirety. Other embodiments can be found in the following examples, without the invention being limited to these.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbindungen der Formel (I) wobei Z1, Z2, T1, T2, Y1, Y2 und X wie hierin definiert sind, die Verwendung mindestens einer Verbindung der Formel (I) in einem optoelektronischen Bauelement sowie ein optoelektronisches Bauelement enthaltend mindestens eine Verbindung der Formel (I).

Description

LICHTABSORBIERENDE VERBINDUNGEN
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen der Formel (I) sowie deren Verwendung als Elektronendonator- und/oder Elektronenakzeptormaterial in einem optoelektronischen Bauelement.
Die Entwicklung von neuartigen funktionellen Verbindungen zur Verwendung in elektronischen Vorrichtungen ist aktuell Gegenstand intensiver Forschung. Ziel ist hierbei die Entwicklung und Untersuchung von Verbindungen, welche bislang noch nicht in elektronischen Vorrichtungen eingesetzt wurden, sowie die Entwicklung von Verbindungen, welche ein verbessertes Eigenschaftsprofil der Vorrichtungen ermöglichen.
Unter dem Begriff optoelektronischen Bauelement werden gemäß der vorliegenden Erfindung unter anderem beispielsweise eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung (OLED), eine organische integrierte Schaltung (O-IC), ein organischer Feld-Effekt-Transistor (O-FET), ein organischer Dünnfilmtransistor (O-TFT), ein organischer lichtemittierender Transistor (O-LET), eine organische Solarzelle (O-SC), ein organischenr optischer Detektor, ein organischer Photorezeptor, eine organische Field-Quench-Vorrichtung (O-FQD), eine lichtemittierende elektrochemische Zelle (LEC), eine organische Laserdiode (O-Laser) und optoelektronische Speicherelemente verstanden.
Die Forschung und Entwicklung an organischen Solarzellen hat insbesondere in den letzten zehn Jahren stark zugenommen. Der maximale bisher für so genannte „kleine Moleküle" berichtete Wirkungsgrad liegt bei 12% für eine Multijunctionsolarzelle, vorgestellt von der Firma Heliatek GmbH, wobei die enthaltenen Materialien und der Stackaufbau allerdings nicht offengelegt sind. Weiterhin wurden 11.1 % für eine Tripelzelle gezeigt (Che et al., AEM 4:1400568, 2014). Für durch Vakuumverdampfung hergestellte Einzelsolarzellen wurde der höchste bekannte Wirkungsgrad von 8.3% von Meerheim et al. gezeigt (APL 105, 063306, 2014). Ähnliche Wirkungsgrade wurden für sogenannte Kaskadenstrukturen in organischen Solarzellen mit drei Absorbermaterialien gezeigt (Cnops et al., Nature Comm., 5, 3406, 2014). Für Einzelsolarzellen, bei denen die photoaktive Schicht aus Lösung hergestellt wird, wurden Wirkungsgrade von über 9% gezeigt (Zhang et al., Nature Phot. 9, 35, 2015; Kan et al., JACS 136, 15529, 2014).
Unter kleinen Molekülen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht-polymere organische, monodisperse Moleküle im Massebereich zwischen 100 und 2000 Gramm/Mol verstanden. Damit konnten bisher die für anorganische Solarzellen typischen Effizienzen von 10-20% noch nicht erreicht werden. Organische Solarzellen unterliegen aber denselben physikalischen Limitierungen wie anorganische Solarzellen, weshalb nach entsprechender Entwicklungsarbeit zumindest theoretisch ähnliche Effizienzen zu erwarten sind.
Organische Solarzellen bestehen aus einer Folge dünner Schichten (die typischerweise jeweils 1 nm bis 1 μm dick sind) aus organischen Materialien, welche bevorzugt im Vakuum aufgedampft oder aus einer Lösung aufgebracht werden. Die elektrische Kontaktierung kann durch Metallschichten oder Metall/Metalloxid-Multischichtsysteme, durch transparente leitfähige Oxide (TCOs) und/oder transparente leitfähige Polymere (PEDOT-PSS, PANI) erfolgen.
Eine Solarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um. In diesem Sinne wird hier der Begriff "photoaktiv" verstanden, nämlich als fähig zur Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Im Gegensatz zu anorganischen Solarzellen werden bei organischen Solarzellen durch das Licht nicht direkt freie Ladungsträger erzeugt, sondern es bildet sich auf Grund einer weniger starken Abschwächung der gegenseitigen Anziehung Quasiteilchen, sogenannte Exzitonen (elektrisch neutrale Anregungszustände, gebundene Elektron-Loch-Paare). Erst in einem zweiten Schritt werden diese Exzitonen in freie Ladungsträger getrennt, die dann zum elektrischen Stromfluss beitragen.
Der Vorteil solcher Bauelemente auf organischer Basis gegenüber den konventionellen Bauelementen auf anorganischer Basis (Halbleiter wie Silizium, Galliumarsenid) sind die teilweise extrem hohen optischen Absorptionskoeffizienten (bis zu 2x105 cm 1), die es erlauben, effiziente Absorberschichten von nur wenigen Nanometern Dicke herzustellen, so dass sich die Möglichkeit bietet, mit geringem Material- und Energieaufwand sehr dünne Solarzellen herzustellen. Weitere technologische Aspekte sind die niedrigen Kosten, wobei die verwendeten organischen Halbleitermaterialien bei Herstellung in größeren Mengen sehr kostengünstig sind; die Möglichkeit, flexible großflächige Bauteile auf Plastikfolien herzustellen, und die nahezu unbegrenzten Variationsmöglichkeiten sowie die fast unbegrenzte Verfügbarkeit der organischen Chemie.
Da im Herstellungsprozess keine hohen Temperaturen benötigt werden (Substrattemperaturen von max. 110 °C werden nicht überschritten), ist es möglich, organische Solarzellen als Bauteile sowohl flexibel als auch großflächig auf preiswerten Substraten, z.B. Metallfolie, Plastikfolie oder Kunststoffgewebe, herzustellen. Dies eröffnet neue Anwendungsgebiete, welche den konventionellen Solarzellen verschlossen bleiben. Auf Grund der nahezu unbegrenzten Anzahl verschiedener organischer Verbindungen können die Materialien für ihre jeweilige Aufgabe maßgeschneidert werden.
Eine in der Literatur bereits vorgeschlagene Realisierungsmöglichkeit einer organischen Solarzelle besteht in einer pin-Diode (Martin Pfeiffer,„Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications", PhD thesis TU Dresden, 1999.) mit folgendem Schichtaufbau:
0. Träger, Substrat,
1. Grundkontakt, meist transparent,
2. p-Schicht(en),
3. i-Schicht(en)
4. n-Schicht(en),
5. Deckkontakt. Hierbei bedeutet n bzw. p eine n- bzw. p-Dotierung, die zu einer Erhöhung der Dichte freier Elektronen bzw. Löcher im thermischen Gleichgewichtszustand führt. In diesem Sinne sind derartige Schichten primär als Transportschichten zu verstehen. Die Bezeichnung i-Schicht bezeichnet demgegenüber eine undotierte Schicht (intrinsische Schicht). Eine oder mehrere i-Schicht(en) können hierbei Schichten sowohl aus einem Material, als auch eine Mischung aus zwei Materialien (sogenannte interpenetrierende Netzwerke) bestehen. Im Gegensatz zu anorganischen Solarzellen liegen die Ladungsträger in organischen Halbleitern nach Absorption wie bereits erwähnt nicht frei vor, sondern existieren als Exzitonen-Quasiteilchen. Um die im Exziton vorhandene Energie als elektrische Energie nutzbar zu machen, muss dieses Exziton in freie Ladungsträger getrennt werden. Da in organischen Solarzellen nicht ausreichend hohe Felder zur Trennung der Exzitonen zur Verfügung stehen, wird die Exzitonentrennung an photoaktiven Grenzflächen vollzogen. Die photoaktive Grenzfläche kann als eine organische Donator-Akzeptor-Grenzfläche (C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1986, 48, 183) oder eine Grenzfläche zu einem anorganischen Halbleiter (B. O' egan, M. Grätzel, Nature, 1991 , 353, 737) ausgeprägt sein. Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an eine derartige aktive Grenzfläche, wo Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden. Diese kann zwischen der p-(n-)Schicht und der i-Schicht bzw. zwischen zwei i-Schichten liegen. Im eingebauten elektrischen Feld der Solarzelle werden die Elektronen nun zum n-Gebiet und die Löcher zum p-Gebiet abtransportiert. Vorzugsweise handelt es sich bei den Transportschichten um transparente oder weitgehend transparente Materialien mit großer Bandlücke (wide-gap). Als wide-gap Materialien werden hierbei Materialien bezeichnet, die im Wellenlängenbereich < 450 nm, bevorzugt < 400 nm, keine signifikante Absorption aufweisen.
Da durch das Licht immer erst Exzitonen erzeugt werden und noch keine freien Ladungsträger, spielt die rekombinationsarme Diffusion von Exzitonen an die aktive Grenzfläche eine kritische Rolle bei organischen Solarzellen. Um einen Beitrag zum Photostrom zu leisten, muss daher in einer guten organischen Solarzelle die Exzitonendiffusionslänge die typische Eindringtiefe des Lichts deutlich übersteigen, damit der überwiegende Teil des Lichts genutzt werden kann. Strukturell und bezüglich der chemischen Reinheit erfüllen perfekte organische Kristalle oder Dünnschichten durchaus dieses Kriterium. Für großflächige Anwendungen ist allerdings die Verwendung von monokristallinen organischen Materialien nicht möglich und die Herstellung von Mehrfachschichten mit ausreichender struktureller Perfektion ist bis jetzt noch sehr schwierig.
Ein organisches Material wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung als löcherleitend bezeichnet, wenn in dem Material die Ladungsträger, die in Folge von Lichtabsorption und Ladungstrennung an einem Hetero-Übergang gebildeten werden („photogenerierte Ladungsträger"), in Form von Löchern transportiert werden. In analoger Weise wird ein organisches Material als elektronenleitend bezeichnet, wenn in dem Material photogenerierte Ladungsträger in Form von Elektronen transportiert werden. Ein Grenzflächenbereich zwischen dem elektronenleitenden und dem löcherleitenden Material wird als Hetero-Übergang bezeichnet.
Ein Hetero-Übergang zwischen dem elektronenleitenden und dem löcherleitenden Material wird als photoaktiver Hetero-Übergang bezeichnet, wenn durch Lichtabsorption in dem elektronenleitenden und/oder dem löcherleitenden Material gebildete Anregungszustände, in denen Ladungsträger gebunden sind und die auch Exzitonen genannt werden, im Bereich des Hetero-Überganges in die einzelnen Ladungsträger separiert werden, nämlich Elektronen und Löcher, die ihrerseits dann durch das elektronenleitende Material/das löcherleitende Material zu Kontakten transportiert werden, wo elektrische Energie abgegriffen werden kann. Ein Hetero-Übergang zwischen dem elektronenleitenden und dem löcherleitenden Material wird als ein flacher oder planarer HeteroÜbergang bezeichnet, wenn die Grenzfläche zwischen dem elektronenleitenden und dem löcherleitenden Material als eine im wesentlichen zusammenhängende Fläche zwischen den zwei Material bereichen gebildet ist, nämlich einem Bereich aus dem elektronenleitenden Material und einem Bereich aus dem löcherleitenden Material (vgl. C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1986, 48 (2), 183- 185; oder N. Karl et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst, 1994, 252, 243-258).
Ein Hetero-Übergang zwischen dem elektronenleitenden und dem löcherleitenden Material ist ein Volumen-HeteroÜbergang, wenn das elektronenleitende Material und das löcherleitende Material zumindest teilweise miteinander vermischt sind, so dass die Grenzfläche zwischen dem elektronenleitenden und dem löcherleitenden Material eine Vielzahl von Grenzflächenabschnitten umfasst, die über das Volumen der Materialmischung verteilt sind (vgl. beispielsweise C. J. Brabec et al., Adv. Funct. Mater., 2011 , 11 , 15).
Idealerweise besitzen Materialien photoaktiver Schichten in organischen photoaktiven Bauelementen einen hohen Absorptionskoeffizienten in einem möglichst breiten Wellenlängenbereich, welcher auf das Sonnenspektrum abgestimmt ist. Das im Halbleitermaterial durch Absorption generierte Exziton sollte zum photoaktiven HeteroÜbergang diffundieren können. Große Exzitonen-Diffusionslängen ermöglichen es dabei, die Dicke der organischen Schichten zu maximieren, in denen absorbiertes Licht zum Photostrom beiträgt, und somit die Effizienz des organischen photoaktiven Bauelementes weiter zu verbessern.
Des Weiteren sind die Energien des höchsten besetzten Molekülorbitals (HOMO) und des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals (LUMO) des organischen Donator-Materials (löcherleitendes Material) und des organischen Akzeptor-Materials (elektronenleitendes Material) bevorzugt so zu wählen, dass einerseits eine effiziente Trennung der Exzitonen in Elektronen auf dem Akzeptor-Material und Löcher auf dem Donator-Material stattfindet, andererseits die freie Energie des Systems von erzeugtem Elektron und Loch möglichst groß ist. Letzteres führt zu einer Maximierung der Leerlauf- Photospannung des Bauelements. Die Ladungsträger sollen schnell räumlich voneinander getrennt werden. Guter Elektronentransport auf dem Akzeptor-Material und guter Löchertransport auf Donator- Material sorgt für geringe Verluste und führt zu einem guten Füll-Faktor der Strom- Spannungskennlinie des organischen photoaktiven Bauelementes.
Ein wichtiger Faktor in der Verbesserung der oben genannten Solarzellen liegt in der Weiterentwicklung der organischen Schichten. Für die Absorberschichten, speziell auf dem Gebiet kleiner Moleküle, sind in den letzten 5 Jahren nur wenige wirklich neue Materialien bekannt geworden. In der WO 2006092134 A1 werden Verbindungen offenbart, die über einen Akzeptor-Donor-Akzeptor- Aufbau verfügen, wobei der Donorblock ein ausgedehntes π-System besitzt.
In der DE 60205824 T2 werden Thienothiophenderivate offenbart, die mit weiteren Aromaten ein ττ- System bilden und an beiden Seiten von Alkylgruppen eingerahmt sind, und deren Verwendung in organischen Halbleitern.
In der WO 2009051390 werden Thiophen basierte Akzeptor-Donator Farbstoffe für den Einsatz in farbstoffsensitiven Solarzellen offenbart.
In der WO 002008145172 A1 werden neuartige Phthalocyanine zur Verwendung in Solarzellen vorgestellt.
In der US 7655809 B2 werden Verbindungen aus 5 kondensierten Kohlenstoffzyklen in Reihe und deren Verwendung als organische Halbleiter offenbart.
In der WO 200611 1511 A1 und WO 2007116001 A2 werden Rylentetracarbonsäurederivate zur Verwendung als aktive Schicht in Photovoltaik offenbart.
Dagegen sind verschiedene Polymere zur Verwendung als aktive Schichten in organischer Photovoltaik bekannt, beispielweise offenbart in WO 2008088595 A2, EP 2072557 A1 oder US 20070112171 A1. Diese sind im Allgemeinen nicht verdampfbar, sondern werden in flüssiger Form zu dünnen Schichten verarbeitet.
In den letzten 3 Jahren konnten durch die verschiedenen Ansätze regelmäßig verbesserte Effizienzen für organische Solarzellen berichtet werden. Trotzdem sind die derzeitig erreichten Effizienzen noch nicht ausreichend für einen kommerziellen Einsatz. Oft sind auch die Thermostabil ität für einen industriellen Verdampfungsprozess sowie die Lebensdauer der Zellen, insbesondere die Lichtstabilität der Absorbermaterialien zu gering.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein organisches Material bereitzustellen, welches idealerweise im Vakuum verdampfbar ist und als Elektronendonator- und/oder Elektronenakzeptormaterial in einer elektronischen Vorrichtung, im Speziellen als Lichtabsorber in einer organischen Solarzelle eingesetzt werden kann. Dabei ist das organische Material gekennzeichnet durch einen photoaktiven Bereich, der einen photoaktiven HeteroÜbergang zwischen einem elektronenleitenden organischen Material und einem löcherleitenden organischen Material umfasst. Das organische Material ist ein konjugiertes Akzeptor-Donor-Akzeptor-Oligomer (A-D-A-Oligomer) mit Akzeptor-Einheiten (A), die jeweils an eine Donor-Einheit (D) gebunden sind, wobei es sich bei der Donor-Einheit (D) um einen ausgedehnten π- Elektronen-Donor-Block handelt. Fluor-substituierte Akzeptor-Einheiten sorgen dabei für ein verbessertes Verdampfungsverhalten. Zur Optimierung der energetischen Lage der Grenzorbitale und/oder zur Verbesserung der Morphologie in der Schicht können auch F-, Perfluoralkyl-, CN-, Cl-, Alkylsubstituenten am zentralen Donorblock angebracht sein. Darüber hinaus ist neben einer deutlich gesteigerten Effizienz auch eine Erhöhung der Licht- und Temperaturstabilität durch ein perfluoriertes Cyanovinylen-Strukturmotiv der Akzeptoreinheit gegeben. Weiterhin verbessert sich die Morphologie dieser Absorbermoleküle, was zu einer hohen Ladungsträgermobilität für Elektronen und Löcher führt. Mittels Fluorierung der zentralen π-Elektronen-Donoreinheiten werden die Frontorbitale angepasst und das Verdampfungsverhalten verbessert.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Verbindung der allgemeinen Formel
(I)
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wobei
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander C6HF3N, CeFs, C5F4CF3, C5F3N(CN), C6F4CN, C6F4CH3, C6F3(CN)(CF3), C5F4N oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind;
T1 und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, C, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Aryl, Diaryl oder Triaryl sind; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl, Quinqueheteroaryl (Pentahetaryle), Sexihetaryle (Hexahetaryle), Bisheteroaryl-/Aryl oder Diaryl- /Heteroaryl ist,
wobei, wenn X, Y und/oder Y2 substituiert sind, die Substituenten jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, C1-C12 Aryl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, und wobei X, Y1 und ^ jeweils unabhängig voneinander teilweise oder vollständig miteinander über Alkylamine, Schwefel, Dialkylkohlenstoff oder Dialkylsilizium verbrückt sein können.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus die Verwendung mindestens einer Verbindung der Formel (I) in einem optoelektronischen Bauelement, beispielsweise einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung (OLED), einer organischen integrierten Schaltung (O-IC), einem organischen Feld-Effekt-Transistor (O-FET), einem organischen Dünnfilmtransistor (O-TFT), einem organischen lichtemittierenden Transistor (O-LET), einer organischen Solarzelle (O-SC), einem organischen optischen Detektor, einem organischen Photorezeptor, einer organischen Field-Quench- Vorrichtung (O-FQD), einer lichtemittierenden elektrochemischen Zelle (LEC), einer organischen Laserdiode (O-Laser), in optoelektronischen Speicherelementen und in der nicht-linearen Optik.
Schließlich betrifft die Erfindung auch optoelektronische Bauelemente, wie die vorstehend genannten, die mindestens eine der hierin beschriebenen Verbindungen enthalten. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind Verbindungen der allgemeinen Strukturformel (I). Für die Variablen Z Z2, Y1, Y2 und X gelten dabei die bereits voranstehend aufgeführten Definitionen. Dabei setzt sich der Teil des Moleküls, der als Elektronendonor (D) wirksam ist, aus dem Block gebildet aus Y1, X und Y2 zusammen, und der Teil des Moleküls, der als Elektronanakzeptor (A) wirksam ist, aus den Endgruppen Z , Z2 und den an diese jeweilig angebundenen Cyanovinylenen zusammen.
Bei den Variablen Y1, Y2 und X handelt es sich jeweils um bivalente Gruppen. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bedeutet die Bezeichnung„bivalent", dass die entsprechenden Gruppen über jeweils zwei Molekülatome an den Rest des Moleküls gemäß Formel (I) gebunden sind. Das bedeutet, dass für den Fall, dass X beispielweise als Dithienothienyl definiert ist, der Dithienothienyl-Rest ein mindestens disubstituierter Dithienothiophen-Rest ist.
Für die bivalenten Variablen Y1, Y2 und X gilt dabei in Hinblick auf verschiedene mögliche Definitionen folgendes: Allgemein gilt, dass die Verbrückungspositionen in den jeweiligen Heteroaromaten bzw. Aromaten bevorzugt werden, die die Bildung chinoider Strukturen ermöglichen würden.
Handelt es sich bei einem der vorgenannten Y1, Y2 und/oder X um bivalentes Thiophen, so ist dieses bivalente Thiophen an der 2- und der 5-Position an den Rest des Moleküls der Formel (I) gebunden.
Handelt es sich bei einem der vorgenannten Y1, Y2 und/oder X um bivalentes Di- oder Trithiophen, so ist jedes einzelne Thiophen an der 2- und der 5-Position an den Rest des Moleküls der Formel (I) beziehungsweise an ein benachbartes Thiophen gebunden. Selbiges gilt für von Pyrrol, Furan oder Cyclopenten abgeleitete Komponenten.
Handelt es sich um ein bivalentes Fluoren, so ist dieses bivalente Fluoren an der 2- und an der 7- Position an den Rest des Moleküls der Formel (I) gebunden.
Handelt es sich um ein bivalentes Dibenzothiophen, so ist dieses bivalente Dibenzothiophen an der 3- und an der 7-Position an den Rest des Moleküls der Formel (I) gebunden.
Sofern hierin nicht anders definiert, enthält eine Arylgruppe im Sinne dieser Erfindung 6 bis 60 aromatische Ringatome und eine Heteroarylgruppe im Sinne dieser Erfindung 5 bis 60 aromatische Ringatome, von denen mindestens eines ein Heteroatom darstellt.
Für den Fall, dass eine der vorgenannten bivalenten Gruppen substituiert vorliegt, bedeutet dass, dass ein oder mehrere Substituenten wie nachfolgend definiert an einem oder mehreren unbesetzten, bindungsgeeigneten Atomen gebunden sein kann.
Die bivalenten Variablen X, Y und Y2 können jeweils unabhängig voneinander teilweise oder vollständig miteinander verbrückt sein. Eine Verbrückung der vorgenannten untereinander kann dabei über Alkylamine, Schwefel, Dialkylkohlenstoff oder Dialkylsilizium erfolgen. So kann Dibenzopyrrol beispielsweise als ein Diaryl verstanden werden, in welchem die beiden Benzylringe über ein Alkylamin miteinander verbrückt sind. Ein Alkylamin im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein geradkettiges C1-C20-Alkylamin oder verzweigtes oder cyclisches C3-C20 Alkylamin. Beispielhafte Alkylreste sind Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n- Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl. Beispielhafte Alkylamine sind Methylamin, Ethylamin, n- Propylamin, Isopropylamin, N-Butylamin oder n-Hexylamin. Ein Dialkylkohlenstoff oder ein Dialkylsilizium im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet mono- oder dialkylsubstituiertes Kohlenstoff- bzw. Siliziumatom. In diesem Zusammenhang bezeichnet ein Alkylrest dabei ein geradkettiges C1-C20 Alkyl oder ein verzweigtes oder cyclisches C3-C20 Alkyl. Beispielhaft seien in diesem Zusammenhang auch hier Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n- Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl genannt.
Weiterhin wird unter einer Arylgruppe bzw. Heteroarylgruppe im Rahmen der vorliegenden Erfindung entweder eine monozyklische aromatische Gruppe, wie z.B. Phenyl, bzw. eine monozyklische heteroaromatische Gruppe, wie beispielsweise Pyridinyl, Pyrimidinyl oder Thienyl, oder eine kondensierte (annellierte) aromatische bzw. heteroaromatische polyzyklische Gruppe, beispielsweise Naphthalinyl, Phenanthrenyl oder Carbazolyl verstanden. Ein kondensierter (annellierter) aromatischer bzw. heteroaromatischer Polycyclus besteht im Sinne der vorliegenden Anmeldung aus zwei oder mehr miteinander kondensierten einfachen aromatischen bzw. heteroaromatischen Cyclen. In diesem Kontext bezeichnet der Begriff „Bisheteroaryl-Aryl" ein Aryl, welches mit zwei Heteroarylen anneliert vorliegt, und bezeichnet der Begriff „Diaryl-Heteroaryl" ein Heteroaryl, welches mit zwei Arylen anneliert vorliegt. Ein Beispiel für ein Diaryl-Heteroaryl ist Dibenzothiophen, beziehungsweise Dibenzothienyl. Ein Beispiel für ein Bisheteroaryl-Aryl ist Dithienocyclopenten, beziehungsweise Dith ienocyclopentenyl .
Die Begriffe„Diaryl",„Triaryl",„Bisheteroaryl" und„Trisheteroaryl", wie hierin verwendet, beziehen sich auf Gruppen, in denen zwei oder drei Aryl bzw. Heteroarylgruppen direkt über eine kovalente Bindung oder über eine Linkergruppe aneinander gebunden sind., wobei die jeweiligen Aryl/Heteroarylgruppen nicht anneliert sind. Die Linkergruppe kann ein beliebiger organischer Rest sein, wie beispielsweise eine Methylengruppe.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer Aryl(Ar)-Gruppe, die jeweils mit weiteren Resten substituiert sein kann, insbesondere Gruppen verstanden, welche ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Naphthyl, Anthracenyl, Phenanthrenyl, Fluorenyl, Pyrenyl, Dihydropyrenyl, Chrysenyl, Perylenyl, Fluoranthenyl, Benzanthracenyl, Benzphenanthrenyl, Tetracenyl, Pentacenyl und Benzpyrenyl, wobei die vorstehend genannten Gruppen jeweils substituiert oder unsubstituiert sein können, wobei die Substituenten beispielsweise ausgewählt werden aus substituierten oder unsubstituierten geradkettigen Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkylgruppen mit 1 bis 20 C-Atomen oder substituierten oder unsubstituierten, verzweigten oder cyclischen Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkylgruppen mit 3 bis 20 C-Atomen oder substituierten oder unsubstituierten Alkenyl- oder Alkinylgruppen mit 2 bis 20 C-Atomen, wobei jede der vorgenannten Gruppen ein oder mehrere Heteroatome ausgewählt aus Si, O, S, Se, N und P beinhalten kann. Für den Fall, dass die vorgenannten Substituenten der Arylgruppen wiederum substituiert sind, werden deren Substituenten ausgewählt aus geradkettigen Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkylgruppen mit 1 bis 20 C-Atomen, cyclischen oder verzweigten Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkylgruppen mit 3 bis 20 C-Atomen, Alkenyl- oder Alkinylgruppen mit 2 bis 20 C-Atomen, Carboxyl-, Hydroxyl-, Thiol-, Amino-, Hydrazin-, oder Nitrilgruppen, unsubstituierten Aryl- oder Heteroarylgruppen, wie nachstehend definiert, sowie Halogenen, vorzugsweise F, sowie Pseudohalogenen (-CN, -N3, -OCN, -NCO, -CNO, -SCN, -NCS, -SeCN).
In verschiedenen Ausführungsformen handelt es sich bei den Substituenten der vorgenannten Arylgruppen um F, CN, C1-C12 Alkyl, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n- Decyl oder n-Dodecyl.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Heteroaryl(HetAr)-Gruppe, die jeweils mit weiteren Resten substituiert sein kann und die über eine beliebige Position am Aromaten verknüpft sein können, insbesondere eine Gruppe verstanden, welche ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Furanyl, Difuranyl, Terfuranyl, Benzofuranyl, Isobenzofuranyl, Dibenzofuranyl, Thienyl, Dithienyl, Terthienyl, Benzothienyl, Isobenzothienyl, Benzodithienyl, Benzotrithienyl, Pyrrolyl, Indolyl, Isoindolyl, Carbazolyl, Pyridinyl, Chinolinyl, Isochinolinyl, Acridinyl, Phenanthridinyl, Benzo-5,6- chinolinyl, Benzo-6,7-chinolinyl, Benzo-7,8-chinolinyl, Phenothiazinyl, Phenoxazinyl, Pyrazolyl, Indazolyl, Imidazolyl, Benzimidazolyl, Naphthimidazolyl, Phenanthrimidazolyl, Pyridimidazolyl, Pyrazinimidazolyl, Chinoxalinimidazolyl, Oxazolyl, Benzoxazolyl, Naphthoxazolyl, Anthroxazolyl, Phenanthroxazolyl, Isoxazolyl, 1 ,2-Thiazolyl, 1 ,3-Thiazolyl, Benzothiazolyl, Pyridazinyl, Benzopyridazinyl, Pyrimidinyl, Benzpyrimidinyl, Chinoxalinyl, Pyrazinyl, Phenazinyl, Naphthyridinyl, Carbazolyl, Benzocarbolinyl, Phenanthrolinyl, 1 ,2,3-Triazolyl, 1 ,2,4-Triazolyl, Benzotriazolyl, 1 ,2,3- Oxadiazolyl, 1 ,2,4-Oxadiazolyl, 1 ,2,5-Oxadiazolyl, 1 ,3,4-Oxadiazolyl, 1 ,2,3-Thiadiazolyl, 1 ,2,4- Thiadiazolyl, 1 ,2,5- Thiadiazolyl, 1 ,3,4-Thiadiazolyl, 1 ,3,5-Triazinyl, 1 ,2,4-Triazinyl, 1 ,2,3-Triazinyl, Tetrazolyl, 1 ,2,4,5-Tetrazinyl, 1 ,2,3,4-Tetrazinyl, 1 ,2,3,5-Tetrazinyl, Purinyl, Pteridinyl, Indolizinyl und Benzothiadiazolyl, sowie annelierte Systeme der vorgenannten untereinander und/oder mit Arylgruppen, wie beispielsweise Naphthyl, Anthracenyl, Phenanthrenyl, Fluorenyl, Pyrenyl, Dihydropyrenyl, Chrysenyl, Perylenyl, Fluoranthenyl, Benzanthracenyl, Benzphenanthrenyl, Tetracenyl, Pentacenyl und Benzpyrenyl, wobei die vorstehend genannten Gruppen jeweils substituiert oder unsubstituiert sein können. Wenn sie substituiert sind, werden die Substituenten vorzugsweise aus den oben beschriebenen Substituenten, welche in Zusammenhang mit den Arylgruppen beschrieben wurden, ausgewählt.
Für Verbindungen der allgemeinen Formel (I) im Sinne der vorliegenden Erfindung gilt darüber hinaus die Maßgabe, dass, für den Fall, dass Y , X und Y2 substituiert sind, die absolute Anzahl der Seitenketten des Elektronendonorblocks (Y -X-Y2) zwei oder mehr beträgt, das Grundgerüst von mindestens zwei dieser Seitenketten nicht genau drei Atome aus der Gruppe bestehend aus C, Si, O, S, Se, N und P in linearer Folge umfasst.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches C6HF3N, CeFs, C5F4CF3, CsF3N(CN), C6F4CN, C6F4CH3, C6F3(CN)(CF3), C5F4N oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, C3F7, C7F15, cyclisches CeF4CF3, cyclisches C6F4CN, cyclisches CsF3N(CN), cyclisches C6F4CH3, cyclisches CeF3(CN)2 und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H, CN und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienyl, Dithienyl, Thienothienyl, Dithienothienyl, oder 2,1 ,3-Benzothiadiazolyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienothienyl, Dithienothienyl, 1 ,2,5,6- Dithienonaphthalinyl, 2,3,6, 7-Dithienonaphthalinyl, 1 ,2,6,7-Dithienoanthracenyl,
Bis(Thienopyrrolyl)thienyl, Bis(Thienothienyl)thienyl, Bis(Thienothieno)thienyl,
Bis(Thienopyrrolo)thienyl oder Thienothienobenzyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Illa-Illz1 , lllbb, IXd-IXf, IXdd-IXff, Xla-Xlx, Xlla-Xllr, Xllla-Xlllh, XVa-XVx, XVba-XVbf, XXXXi-XXXXn:
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Wie hierin verwendet, steht„Et" für Ethyl,„Prop" für Propyl, insbesondere n-Propyl,„But" für Butyl, insbesondere n-Butyl, und„Hex" für Hexyl, insbesondere n-Hexyl,„Hept" für Heptyl, insbesondere n- Heptyl,„Oct" für Octyl, insbesondere n-Octyl,„Non" für Nonyl, insbesondere n-Nonyl.
In verschiedenen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T1 und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H, CN und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes Dithienopyrrolyl;
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen IVa-Vlu, Va-Vr, IXa-IXc, IXaa-IXcc undIXg-IXI:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt disubstituiertes Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silan,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vs-Vy und Vla-Vlg:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl, Aryl-Heteroaryl oder Diaryl-Heteroaryl ist, bevorzugt Dibenzothienyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vlh-Vli:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl oder Bisheteroaryl-Aryl ist, bevorzugt Dithienobenzyl. Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vlj-Vlk:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vll-Vlm und Vllg-Vllr:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl oder Diaryl-Heteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dibenzopyrrolyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vln-Vly und Vlla-Vllf:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienothienyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vlls-Vllx:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienopyrrolyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vllla-Vlllf:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt disubstituiertes Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silan,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vlllg-Vllll:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Bisheteroaryl-Aryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienocyclopentyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vlllm-Vlllr:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl oder Bisheteroaryl-Aryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienocyclopentyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vllls-Vlllu:
Figure imgf000059_0001
In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3; Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes DiThienothienyl, Dithienopyrrolyl oder disubstituiertes Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silan,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1- C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n- Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-Dodecyl.
Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen Vlllv-Vlllx:
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In verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gilt, für Verbindungen der Formel (I), dass
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, C5F3N(CN), oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, C3F5, cyclisches C5F3N(CN), cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H, F, CN und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienyl, Trithienyl, Furanyl, Thiazolyl, Thiazolylthienyl, Furanylthienyl, Thiazolyl(thienothienyl) oder Oxazyl; X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienyl, Dithienyl, 2,1 ,3-Benzothiadiazolyl, 2,1 ,3- Benzofurazanyl, 1 ,3,4-Oxadiazolyl oder 1 ,3,4-Thiadiazolyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, C1-C12 Aryl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Dodecyl, Benzyl oder 1 ,2-Ethylenglycolyl. Konkrete Ausführungsformen der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind in diesem Zusammenhang die Verbindungen IXm-IXx, Xa-Xu, Xaa-Xff, Xeee, XVca-XVcd, Xla-Xlg, Xss-Xuv, XXa-XXf, XXXa-XXXz, XXXVa-XXXVe und XXXXa-XXXXh:
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 Die vorliegende Erfindung richtet sich darüber hinaus auf die Verwendung mindestens einer Verbindung der Formel (I) in einem optoelektronischen Bauelement.
In verschiedenen Ausführungsformen handelt es sich bei dem bei dem optoelektronischen Bauelement um OSCs mit einer photoaktiven organischen Schicht. Diese photoaktive Schicht beinhaltet niedermolekulare Verbindungen, Oligomere, Polymere oder Mischungen hiervon als organische Beschichtungsmaterialien. Auf diesem Dünnschichtbauelement ist eine vorzugsweise opake oder semitransparente Elektrode als Deckkontaktlage aufgebracht.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement auf einem flexibel ausgeführten Substrat angeordnet.
Unter einem flexiblen Substrat wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Substrat verstanden, welches eine Verformbarkeit infolge äußerer Krafteinwirkung gewährleistet. Dadurch sind solche flexiblen Substrate auch zur Anordnung auf gekrümmten Oberflächen geeignet. Flexible Substrate schließen beispielsweise Plastik- oder Metallfolien ein, ohne darauf beschränkt zu sein.
In verschiedenen Ausführungsformen erfolgt die Beschichtung zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mittels Vakuumprozessierung der erfindungsgemäßen organischen Verbindungen, so dass zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements vorteilhaft auf Hochtemperaturschritte über 160°C verzichtet werden kann, bevorzugt erfolgt die Abscheidung bei Substrattemperaturen unter 90°C, besonders bevorzugt bei unter 30°C. In verschiedenen Ausführungsformen weisen die verwendeten erfindungsgemäßen Verbindungen zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements daher eine niedrige Verdampfungs- bzw. Sublimationstemperatur, bevorzugt <300°C, besonders bevorzugt <250°C, auf. In verschiedenen Ausführungsformen beträgt die Verdampfungstemperatur aber mindestens 120°C. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäßen organischen Verbindungen im Hochvakuum sublimierbar sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mittels Lösungsmittelprozessierung der hierin beschriebenen Verbindungen erfolgt. Durch die Verfügbarkeit kommerzieller Sprühroboter ist dieses Auftragsverfahren vorteilhaft einfach auf industrielle Maßstäbe Rolle-zu-Rolle skalierbar.
In verschiedenen Ausführungsformen handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement im Sinne der vorliegenden Erfindung um eine gattungsgemäße Solarzelle. Ein solches optoelektronisches Bauelement besitzt üblicherweise einen Schichtaufbau, wobei die jeweils unterste und oberste Lage als Elektrode und Gegenelektrode zur elektrischen Kontaktierung ausgebildet sind. In verschiedenen Ausführungsformen wird das optoelektronische Bauelement auf einem Substrat, wie beispielsweise Glas, Kunststoff (PET, etc.) oder einem Metallband angeordnet. Zwischen der substratnahen Elektrode und der Gegenelektrode ist zumindest eine organische Schicht umfassend zumindest eine organische Verbindung angeordnet. Als organische Verbindung können hierbei organische niedermolekulare Verbindungen, Oligomere, Polymere oder Mischungen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen handelt es sich bei der organischen Schicht um eine photoaktive Schicht. In verschiedenen Ausführungsformen ist photoaktive Schicht kann beispielsweise in Form einer Mischschicht aus einem Elektronen-Donor- und einem Elektronen-Akzeptormaterial ausgebildet. Angrenzend zu der zumindest einen photoaktiven Schicht können Ladungsträgertransportschichten angeordnet sein. Diese können je nach Ausgestaltung vorzugsweise Elektronen (= negative Ladungen) oder Löcher (= positive Ladungen) von oder zu den jeweiligen Elektroden transportieren. In verschiedenen Ausführungsformen ist das optoelektronische Bauelement als Tandem- oder Mehrfachbauelement ausgestaltet. Dabei werden zumindest zwei optoelektronische Bauelemente als Schichtsystem übereinander abgeschieden. Auf bzw. unter den als Kontakt ausgebildeten Grund- und Decklagen können sich in verschiedenen Ausführungsformen zusätzliche Schichten zur Beschichtung oder Verkapselung des Bauelements oder weitere Bauelemente anschließen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die organische Schicht als eine oder mehrere dünne Lagen vakuumprozessierter niedermolekularer Verbindungen oder organischer Polymere ausgebildet. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl auf vakuumprozessierten niedermolekularer Verbindungen und Polymeren basierender, optoelektronischer Bauelemente bekannt (Walzer et al., Chemical reviews 2007, 107(4), 1233-1271 ; Peumans et al., J. Appl. Phys. 2003, 93(7), 3693-3722).
Bevorzugt wird die organische Schicht unter Verwendung vakuumprozessierbarer Verbindungen der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verbindungen auf einem Substrat abgeschieden. Nach einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die organische Schicht unter Verwendung von Lösungen nasschemisch auf einem Substrat abgeschieden.
Typische Beispiele für optoelektronische Bauelemente, die erfindungsgemäße Verbindungen wie oben beschrieben enthalten, werden ebenfalls bereitgestellt. In derartigen Ausführungsformen wird die erfindungsgemäße Verbindung in verschiedenen Ausführungsformen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen Illa-Illz1 , IXd-IXf, IXdd-IXff, Xla-Xlx, Xlla-Xllr, Xllla-Xlllh, XVa-XVx, XVba-XVbf, IVa-Vlu, Va-Vr, IXa-IXc, IXaa-IXcc, IXg-IXI, Vs-Vy, Vla-Vlg, Vlh, VN, Vlj-Vlk, Vll-Vlm, Vllg- Vllr, Vin-Vly, Vlla-Vllf, Vlls-Vllx, Vllla-Vlllf, Vlllg-Vllll, Vlllm-Vlllr, Vllls-Vlllu, Vlllv-Vlllx, IXm-IXx, Xa- Xu, Xaa-Xff, Xeee, XVca-XVcd, Xla-Xlg, Xss-Xuv, XXa-XXf, XXXa-XXXz, XXXVa-XXXVe, XXXXa- XXXXnwie oben definiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle (OSC = organic solar cell). Bevorzugt ist die organische Schicht eine lichtabsorbierende Schicht, wobei die Verbindung gemäß der Erfindung als Lichtabsorber wirkt.
Sofern das Bauelement als OSC ausgeformt ist, wird meist auf eine für Licht opake oder transparente Elektrode (bspw. Indium-Zinn-Oxid = ITO), die sich auf einem transparenten Substrat, so zum Beispiel auf einer Glasscheibe oder einer transparenten Schicht aus Kunststoff wie Polyethylenterephthalat (PET) befindet, eine photoaktive organische Schicht aufgebracht. Die organische Schicht weist zumindest eine Verbindung der allgemeinen Formel (I), wie hierin beschrieben, und gegebenenfalls eine andere niedermolekulare Verbindung, ein Oligomer und/oder ein Polymer aus einer Donor- und einer Akzeptorverbindung, oder eine Schichtfolge von Donor- und Akzeptorverbindungen auf. Es können noch weitere Zwischenschichten vorhanden sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung absorbiert die mindestens eine aktive Schicht des optoelektronischen Bauelements einen möglichst breiten Spektralbereich des einfallenden Lichtes.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Elektroden des optoelektronischen Bauelements aus Metall, einem Metall/Metalloxid-Dünnschichtsystem, einem leitfähigen Oxid, insbesondere ITO, ZnO:AI oder einem anderen TCO (Transparent Conductive Oxide) oder einem leitfähigen Polymer, insbesondere PEDOT/PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly- (styrenesulfonate)) oder PANI (Polyanilin). In verschiedenen Ausführungsformen ist die Elektrode, welche auf dem Substrat angeordnet ist, für Licht transluzent oder zumindest in einem gewissen Lichtwellenlängenbereich transparent ausgeführt. Transluzenz bezeichnet die partielle Lichtdurchlässigkeit eines Materials, sodass das jeweilige Material für Licht zumindest in einem gewissen Lichtwellenlängenbereich eine Durchlässigkeit von maximal 100% und wenigstens 1 % aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement zumindest in einem gewissen Lichtwellenlängenbereich für Licht transluzent.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden erfindungsgemäße Verbindungen wie hierin beschrieben als Lichtabsorber in Kombination mit Elektronenakzeptoren, wie bspw. Fullerenen, vorzugsweise C60- oder C70-Fullerenen, und Fullerenderivaten, wie 1-(3- Methoxycarbonyl)-Propyl-1-1-Phenyl-(6,6)C61 (PCBM) als sog. photoaktive Mischschichten in optoelektronischen Bauelementen verwendet. Dabei werden vorteilhaft nach der Lichtabsorption durch eine erfindungsgemäße Verbindung Elektronen von der erfindungsgemäßen Verbindung auf den Elektronenakzeptor übertragen, die dann meist über eine dünne Elektronentransportschicht zur Elektrode gelangen können.
Im Sinne der Erfindung sind auch organische Solarzellen, die zwei oder mehrere photoaktive Mischschichten beinhalten (Multijunction-Bauteile), umfasst, wobei die beiden photoaktiven Schichten zumeist in einzelnen meist vertikal direkt übereinander prozessierten Solarzellen untergebracht sind, die über einen sogenannten Rekombinationskontakt, der bereits in unterschiedlichen Ausführungen realisiert wurde, in Serie verschaltet werden. Bei polymerbasierten organischen Solarzellen besteht aber das Problem dass die Materialien aus Lösung prozessiert werden und somit eine weitere aufgebrachte Schicht sehr leicht dazu führt, dass die darunter liegenden Schichten angelöst, aufgelöst oder in ihrer Morphologie verändert werden. Bei polymerbasierten organischen Solarzellen können daher nur sehr eingeschränkt Mehrfachschichtsysteme hergestellt werden und auch nur dadurch, dass verschiedene Material- und Lösungsmittelsysteme verwendet werden, die sich bei der Herstellung gegenseitig nicht oder kaum beeinflussen. Solarzellen auf Basis niedermolekularer Verbindungen haben hier einen ganz klaren Vorteil, da durch den Aufdampfprozess im Vakuum beliebige Systeme und Schichten aufeinander aufgebracht werden können und somit der Vorteil der Mehrfachschichtstruktur sehr breit genutzt und mit beliebigen Materialkombinationen realisiert werden kann. Eine Mehrschichtsolarzelle besteht dabei z.B. aus einer Struktur wie in Abbildung 1 dargestellt (im gezeigten Beispiel eine sogenannte Tandemsolarzelle mit zwei photoaktiven Schichten im Vergleich zu einer Einzelzelle). Nach der ersten Subzelle (vom Substrat aus gezählt) wird der Schichtstapel direkt mit der löcher- bzw. elektronenleitenden Schicht (je nach Ausführung als p-i-n oder n-i-p Struktur) fortgesetzt und erst nach der kompletten zweiten Subzelle der Deckkontakt aufgebracht. Die Kombination aus Elektronen- und Löcherleitschicht in der Mitte zwischen den beiden Einzelzellen wird als Rekombinationskontakt bezeichnet. Idealerweise werden für die beiden photoaktiven Schichten komplementäre Absorberschichten verwendet, die jeweils aus einem Elektronendonator und einem geeigneten Akzeptormaterial bestehen, von denen eines oder mehrere dieser Materialien die hierin beschriebenen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umfassen oder daraus bestehen. Komplementär heißt in diesem Fall, dass die Absorptionsbanden der Absorbermoleküle nur geringfügig bis gar nicht überlappen. Durch die hierdurch erzeugte Verbreiterung des Absorptionsbereichs des Bauteils kann ein größerer Bereich des Sonnenspektrums für die Stromerzeugung verwendet werden. Eine Multijunction-Solarzelle kann jedoch auch mit identischen Materialien in den photoaktiven Schichten von zwei oder mehr Subzellen ausgeführt werden. Obwohl der Absorptionsbereich dadurch nur geringfügig erweitert werden kann, birgt diese Ausführung Vorteile in der Großflächenanwendung gegenüber einer Einzelsolarzelle, da durch die Reduzierung des erzeugten Stromes bei Erhöhung der erzeugten Spannung ohmsche Verluste reduziert werden können (Meerheim et al., APL 105, 063306 (2014)). Im Falle der Verwendung komplementärer Donatormaterialien kann das Donatormaterial in einer oder mehreren Subzellen jeweils aus einer oder mehreren Verbindungen gemäß der Erfindung bestehen.
Die genannten Multijunction-Solarzellen (in der beispielhaften Ausführung in Serienverschaltung dargestellt) können - ohne prinzipielle Änderungen in der Funktionsweise des Bauteils - als parallel verschaltete Zelle ausgeführt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Verbindungen als Lichtabsorber in sogenannten Kaskadenstrukturen verwendet. Dabei besteht die photoaktive Schicht einer oben beschriebenen Solarzelle aus einer Abfolge von mehreren Donatormolekülen gefolgt von mehreren Akzeptormolekülen (je nach Ausführung als p-i-n- oder n-i-p- Struktur auch in umgekehrter Reihenfolge). In anderen Ausführungsformen können auch mehrere Donatoren mit mehreren Akzeptoren gemischt werden, um die photoaktive Schicht zu bilden und damit einen breiteren Spektralbereich des Sonnenlichtes abzudecken. In diesen Ausführungsformen können die erfindungsgemäßen Verbindungen auch als Elektronenakzeptormoleküle eingesetzt werden. Alle zitierten Dokumente sind hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen. Weitere Ausführungsformen finden sich in den folgenden Beispielen, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt ist.
Es ist selbstverständlich und beabsichtigt, dass alle Ausführungsformen die hierin im Zusammenhang mit den beschriebenen Verbindungen offenbart sind, in gleichem Maße auf die beschriebenen Verwendungen und Verfahren anwendbar sind und umgekehrt. Derartige Ausführungsformen fallen daher ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
Alle zitierten Dokumente sind hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen. Weitere Ausführungsformen finden sich in den folgenden Beispielen, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt ist.
Beispiele
Die Synthese der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) im Sinne der vorliegenden Erfindung kann gemäß den im Stand der Technik allgemein bekannten Vorschriften zur Synthese von Dicyanovinyloligo(hetero)cyclen erfolgen, wie beispielsweise in J. Mater. Chem. C, 2014, 2, 4879; Adv. Energy Mater., 2014, 1400266; Adv. Funct. Mater., 2011 , 21 , 897; sowie J. Phys. Chem. A, 2011 , 115, 8437 angeführt.
(2Z,2'Z)-3,3'-(dithieno[3,2-b:2\3'-d]thiophene-2,6-diylbis(thiophene-5,2-diyl))bis(2- (perfluoropyridin-4-yl)acrylonitrile)
Figure imgf000086_0001
1 Äquivalent (eq.) 2,6-Bis-trimethylstannanyl-dithieno[3,2-b;2',3'-d]thiophen und 2 eq. 3-(5-Bromo- thiophen-2-yl)-2-(2,3,5,6-tetrafluoro-pyridin-4-yl)-acrylonitril werden in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch unter Schutzgas 6-18h bei 80-120°C sowie in Anwesenheit eines reaktiven Palladiumkatalysators gerührt. Nach kompletter Umsetzung lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen und stellt es über Nacht in den Kühlschrank. Der ausgefallene schwarzrote Feststoff wird abgesaugt und mit Methanol sowie Aceton gewaschen. Ausbeute: 90-95%. Das getrocknete Produkt wird anschließend zur weiteren Reinigung sublimiert.
4,4'-((1Z,1'Z)-(dithieno[3,2-b:2\3'-d]thiophen-2,6-diylbis(thiophen-5,2-diyl))bis(1-cyano diyl))bis(2,3,5,6-tetrafluorobenzonitril); [Bezeichnung: CFPC-T(TTT)T]
1 eq. 2,6-Bis-trimethylstannanyl-dithieno[3,2-b;2',3'-d]thiophen und 2 eq. 3-(5-Bromo-thiophen-2-yl)-2- (2,3,5,6-tetrafluorobenzonitril)-acrylonitril werden in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch unter Schutzgas 6-18h bei 80-120°C sowie in Anwesenheit eines reaktiven Palladiumkatalysators gerührt. Nach kompletter Umsetzung lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen und stellt es über Nacht in den Kühlschrank. Der ausgefallene schwarz-rote Feststoff wird abgesaugt und mit Methanol sowie Aceton gewaschen. Ausbeute: 85-95%. Das getrocknete Produkt wird anschließend zur weiteren Reinigung sublimiert.
4,4,-((1Z,1,Z)-(3, 4,^dimethyl-[2,2^5 2,^5, 2,,^5,, 2,,,^quinquethiophen]-5,5,,,,-diyl)bis(1- cyanoethen-2,1-diyl))bis(2,3,5,6-tetrafluorobenzonitril); [Bezeichnung: CFPC-5T-Me] 1 eq. (3,4-Dimethylthiophen-2,5-diyl)bis(trimethylstannan) und 2 eq. (Z)-4-(2-(5'-bromo-[2,2'- bithiophen]-5-yl)-1-cyanovinyl)-2,3,5,6-tetrafluorobenzonitril werden in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch unter Schutzgas 6-18h bei 80-120°C sowie in Anwesenheit eines reaktiven Palladiumkatalysators gerührt. Nach kompletter Umsetzung lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen und stellt es über Nacht in den Kühlschrank. Der ausgefallene schwarzrote Feststoff wird abgesaugt und mit Methanol sowie Aceton gewaschen und aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert. Ausbeute: 85-95%. Das getrocknete Produkt wird anschließend zur weiteren Reinigung sublimiert.
(2Z,2'Z)-3,3'-([2,2^5\2^5^2"^5'^2""-quinquethiophen]-5,5""-diyl)bis(2-(perfluoropyri yl)acrylonitril); [Bezeichnung: NFPC-5T]
1 eq. 5,5"-Bis(trimethylstannyl)-2,2':5',2"-terthiophen und 2 eq. (Z)-3-(5-bromothiophen-2-yl)-2- (perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril werden in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch unter Schutzgas 6-18h bei 80-120°C sowie in Anwesenheit eines reaktiven Palladiumkatalysators gerührt. Nach kompletter Umsetzung lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen und stellt es über Nacht in den Kühlschrank. Der ausgefallene schwarz-rote Feststoff wird abgesaugt und mit Methanol sowie Aceton gewaschen und aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert. Ausbeute: 85-95%. Das getrocknete Produkt wird anschließend zur weiteren Reinigung sublimiert.
(2Z,2,Z)-3,3,-([2,2,:5,,2":5,,,2,":5,,,,2"":5,,",2 :5 ,2 -sepithiophene]-5,5 -diyl)bis(2- (perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril); [Bezeichnung: NFPC-7T]
1 eq. 5I5"-Bis(trimethylstannyl)-2,2':5',2"-terthiophen und 2 eq. (Z)-3-(5'-bromo-[2,2'-bithiophen]-5-yl)- 2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril werden in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch unter Schutzgas 6-18h bei 80-120°C sowie in Anwesenheit eines reaktiven Palladiumkatalysators gerührt. Nach kompletter Umsetzung lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen und stellt es über Nacht in den Kühlschrank. Der ausgefallene schwarz-rote Feststoff wird abgesaugt und mit Methanol sowie Aceton gewaschen und aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert. Ausbeute: 85-95%. Das getrocknete Produkt wird anschließend zur weiteren Reinigung sublimiert.
S.S'-ttBenzoEclEl^^lthiadiazole^J-diylbistthiophene-S^-diyl^bistbenzoEclEI^.Slthiadiazole- 7,4-diyl))bis(2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitrile)
1 eq. 4,7-Bis(5-(trimethylsilyl)thiophen-2-yl)benzo[c][1 ,2,5]thiadiazol wurde mit 2 eq. 3-(7- Bromobenzo[c][1 ,2,5]thiadiazol-4-yl)-2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril in einem Gemisch aus Toluol und DMF (10:1 ) unter Schutzgas und der Gegenwart eines geeigneten Pd-Katalysators bis zum Rückfluss erhitzt. Nach vollständigem Umsatz der Ausgangsstoffe wird abgekühlt, das Lösungsmittel abgezogen, mit Methanol verdünnt und das feste Produkt abgesaugt. Das violett-schwarze Produkt wird im Soxhlet gereinigt und anschließend sublimiert. Ausbeute: 82%
EI-MS: M+H+ = 968,97 3,3'-(((1,3,4-Oxadiazol-2,5-diyl)bis(thiophene-5,2-diyl))bis(benzo[c][1,2,5]thiadiazol-7,4- diyl))bis(2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril)
1 eq. 2,5-Bis(5-(trimethylsilyl)thiophen-2-yl)-1 ,3,4-oxadiazol wurde mit 2 eq. 3-(7- Bromobenzo[c][1 ,2,5]thiadiazol-4-yl)-2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril in einem Gemisch aus Toluol und DMF (10:1 ) unter Schutzgas und der Gegenwart eines geeigneten Pd-Katalysators bis zum Rückfluss erhitzt. Nach vollständigem Umsatz der Ausgangsstoffe wird abgekühlt, das Lösungsmittel abgezogen, mit Methanol verdünnt und das feste Produkt abgesaugt. Das violett-schwarze Produkt wird im Soxhlet gereinigt und anschließend sublimiert. Ausbeute: 63%
EI-MS: M+H+ = 902,99
3,3'-(((1,3,4-Thiadiazol-2,5-diyl)bis(thiophene-5,2-diyl))bis(benzo[c][1,2,5]thiadiazol-7,4- diyl))bis(2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril)
1 eq. 2,5-Bis(5-(trimethylsilyl)thiophen-2-yl)-1 ,3,4thiadiazol wurde mit 2 eq. 3-(7- Bromobenzo[c][1 ,2,5]thiadiazol-4-yl)-2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril in einem Gemisch aus Toluol und DMF (10:1 ) unter Schutzgas und der Gegenwart eines geeigneten Pd-Katalysators bis zum Rückfluss erhitzt. Nach vollständigem Umsatz der Ausgangsstoffe wird abgekühlt, das Lösungsmittel abgezogen, mit Methanol verdünnt und das feste Produkt abgesaugt. Das blau-schwarze Produkt wird im Soxhlet gereinigt und anschließend sublimiert. Ausbeute: 76%
EI-MS: M+H+ = 918,94
3,3'-(Benzo[c][1 ,2,5]thiadiazole-4,7-diylbis([2,2^
4-(trifluoromethyl)phenyl)acrylonitril)
1 eq. 4,7-Bis(5-(trimethylsilyl)thiophen-2-yl)benzo[c][1 ,2,5]thiadiazole wurde mit 2 eq. 3-(5- Bromothiophen-2-yl)-2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril in einem Gemisch aus Toluol und DMF (10:1 ) unter Schutzgas und der Gegenwart eines geeigneten Pd-Katalysators bis zum Rückfluss erhitzt. Nach vollständigem Umsatz der Ausgangsstoffe wird abgekühlt, das Lösungsmittel abgezogen, mit Methanol verdünnt und das feste Produkt abgesaugt und mit Hexan gewaschen. Das rot-schwarze Produkt wird im Soxhlet gereinigt und anschließend sublimiert. Ausbeute: 87%
EI-MS: M+H+ = 998,97
3,3'-((1,3,4-Thiadiazole-2,5-diylbis([2,2'-bithiophen]-5 5-diyl))bis(2-(perfluorpyridin-4- yl)acrylonitril)
1 eq. 2,5-Bis(5-(trimethylsilyl)thiophen-2-yl)-1 ,3,4thiadiazol wurde mit 2 eq. 3-(5-Bromothiophen-2-yl)- 2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril in einem Gemisch aus Toluol und DMF (10:1 ) unter Schutzgas und der Gegenwart eines geeigneten Pd-Katalysators bis zum Rückfluss erhitzt. Nach vollständigem Umsatz der Ausgangsstoffe wird abgekühlt, das Lösungsmittel abgezogen, mit Methanol verdünnt und das feste Produkt abgesaugt. Das violett-schwarze Produkt wird im Soxhlet gereinigt und anschließend sublimiert. Ausbeute: 78%
EI-MS: M+H+ = 815,01 3,3'-((1,3,4-Oxadiazole-2,5-diylbis([2,2'-bithiophen]-5 5-diyl))bis(2-(perfluorpyridin-4- yl)acrylonitril)
1 eq. 2,5-Bis(5-(trimethylsilyl)thiophen-2-yl)-1 ,3,4oxadiazol wurden mit 2 eq. 3-(5-Bromothiophen-2-yl)- 2-(perfluoropyridin-4-yl)acrylonitril in einem Gemisch aus Toluol und DMF (10:1 ) unter Schutzgas und der Gegenwart eines geeigneten Pd-Katalysators bis zum Rückfluss erhitzt. Nach vollständigem Umsatz der Ausgangsstoffe wird abgekühlt, das Lösungsmittel abgezogen, mit Methanol verdünnt und das feste Produkt abgesaugt. Das rot-schwarze Produkt wird im Soxhlet gereinigt und anschließend sublimiert. Ausbeute: 66%
EI-MS: M+H+ = 799,04
Solarzellen Beispiele
Erste Solarzellen dieser Materialien zeigten immenses Potential. Die Absorptionsspektren zeigten eine starke Absorption im grünen und roten Spektralbereich. Die gezeigten Beispielsolarzellen zeigten jeweils hohe Spannungen von 0,8V bis über 1V. Selbst in diesen nicht optimierten Testzellen zeigten sich bereits hohe Kurzschlussströme und extrem hohe externe Quanteneffizienzen von über 70%. (Vergl. Oben gezeigte Verbindungen CFPC-T(TTT)T, CFPC-5T-Me , NFPC-5T und NFPC-7T sowie Abb. 3-10).

Claims

Patentansprüche
1. Verbindung der allgemeinen Formel (I)
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wobei
Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander C6HF3N, CeFs, C5F4CF3, C5F3N(CN), C6F4CN, C6F4CH3, C6F3(CN)(CF3), C5F4N oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, C, CN oder geradkettige, perforierte C1- C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perforierte C3-C20 Alkylgruppen sind; Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Aryl, Diaryl oder Triaryl sind; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl, Quinqueheteroaryl (Pentahetaryle), Sexihetaryle (Hexahetaryle), Bisheteroaryl-/Aryl oder Diaryl-/Heteroaryl ist,
wobei, wenn X, Y und/oder Y2 substituiert sind, die Substituenten jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, C1-C12 Aryl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, und wobei X, Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander teilweise oder vollständig miteinander über Alkylamine, Schwefel, Dialkylkohlenstoff oder Dialkylsilizium verbrückt sein können.
2. Verbindung gemäß Anspruch 1 , wobei T und T2 jeweils unabhängig voneinander F, C, oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind.
3. Verbindung gemäß Anspruch 1 , mit der Maßgabe, dass für den Fall, dass Y1, X und Y2 substituiert sind, die absolute Anzahl der Substituenten bzw. Seitenketten des Elektronendonorblocks (Y^X-Y2) zwei oder mehr beträgt, das Grundgerüst von mindestens zwei dieser Seitenketten nicht genau drei Atome aus der Gruppe bestehend aus C, Si, O, S, Se, N und P in linearer Folge umfasst.
4. Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in den Verbindungen der Formel (I) a) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches C6HF3N, CeFs, C5F4CF3, CsF3N(CN),
C6F4CN, C6F4CH3, C6F3(CN)(CF3), C5F4N oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, C3F7, C7F15, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, cyclisches CsF3N(CN), cyclisches C6F4CH3, cyclisches CeF3(CN)2 und/oder cyclisches C5F4N; T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H, CN und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienyl, Dithienyl, Thienothienyl, Dithienothienyl, oder 2,1 , 3-Benzothiadiazolyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienothienyl, Dithienothienyl, 1 ,2,5,6-Dithienonaphthalinyl, 2,3,6,7-Dithienonaphthalinyl, 1 ,2,6,7- Dithienoanthracenyl, Bis(Thienopyrrolyl)thienyl, Bis(Thienothienyl)thienyl,
Bis(Thienothieno)thienyl, Bis(Thienopyrrolo)thienyl oder Thienothienobenzyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
b) Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T1 und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H, CN und/oder CF3;
Y und ^ jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes Dithienopyrrolyl;
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
c) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt disubstituiertes Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silan,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
d) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T1 und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perforierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl, Aryl-Heteroaryl oder Diaryl- Heteroaryl ist, bevorzugt Dibenzothienyl;
e) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl oder Bisheteroaryl-Aryl ist, bevorzugt Dithienobenzyl;
f) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
g) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N; T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y1 und ^ jeweils unabhängig voneinander Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt Thienyl, Thienothienyl oder Dithienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl oder Diaryl-Heteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dibenzopyrrolyl,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
h) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder
Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienothienyl, wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN,
C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl,
Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-
Dodecyl;
i) Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T1 und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder
Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienopyrrolyl, wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN,
C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl,
Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-
Dodecyl; j) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder
Quaterheteroaryl ist, bevorzugt disubstituiertes Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silan,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN,
C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl,
Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n-
Dodecyl;
k) Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T1 und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, Diaryl oder Triaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Fluoren; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Bisheteroaryl-Aryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienocyclopentyl, wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
I) Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl, Quaterheteroaryl oder Bisheteroaryl-Aryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienocyclopentyl, wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl;
m) Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, oder CeF3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder geradkettige, perforierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H und/oder CF3;
Y und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienothienyl; und
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienothienyl, Dithienopyrrolyl oder disubstituiertes Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silan,
wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl und n- Dodecyl; oder
n) Z und Z2 jeweils unabhängig voneinander cyclisches CeFs, C6F4CF3, C6F4CN, C5F4N, C5F3N(CN), cyclisches C5F3N(CN), oder C6F3(CN)2, oder C1-C20 Perfluoralkyl sind, bevorzugt CF3, C3F5, cyclisches C6F4CF3, cyclisches C6F4CN, und/oder cyclisches C5F4N;
T und T2 jeweils unabhängig voneinander H, F, CN oder geradkettige, perfluorierte C1-C20 Alkylgruppen oder verzweigte oder zyklische perfluorierte C3-C20 Alkylgruppen sind, bevorzugt H, F, CN und/oder CF3;
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl oder Trisheteroaryl sind, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Dithienyl, Trithienyl, Furanyl, Thiazolyl, Thiazolylthienyl, Furanylthienyl, Thiazolyl(thienothienyl) oder Oxazyl;
X substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl, Bisheteroaryl, Trisheteroaryl oder Quaterheteroaryl ist, bevorzugt substituiertes oder unsubstituiertes Thienyl, Dithienyl, 2,1 ,3- Benzothiadiazolyl, 2,1 ,3-Benzofurazanyl, 1 ,3,4-Oxadiazolyl oder 1 ,3,4-Thiadiazolyl, wobei die Substituenten der vorgenannten Gruppen ausgewählt sind aus F, C1-C12 Alkyl, C1- C12 Aryl, CN, C1-C12 Perfluoralkyl, C1-C12 Fluoralkyl und C1-C12 Oxyalkyl, bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Propyl, n-Butyl,n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n- Decyl, n-Dodecyl, Benzyl oder 1 ,2-Ethylenglycolyl.
5. Verwendung mindestens einer Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem optoelektronischen Bauelement, beispielsweise einer organischen
Elektrolumineszenzvorrichtung (OLED), einer organischen integrierten Schaltung (O-IC), einem organischen Feld-Effekt-Transistor (O-FET), einem organischen Dünnfilmtransistor (O- TFT), einem organischen lichtemittierenden Transistor (O-LET), einer organischen Solarzelle (O-SC), einem organischen optischen Detektor, einem organischen Photorezeptor, einer organischen Field-Quench-Vorrichtung (O-FQD), einer lichtemittierenden elektrochemischen Zelle (LEC), einer organischen Laserdiode (O-Laser), in optoelektronischen Speicherelementen und in der nicht-linearen Optik.
6. Optoelektronische Bauelement, insbesondere eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung (OLED), enthaltend mindestens eine Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
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