WO2022144423A1 - Verbindung für ein optoelektronisches bauelement und optoelektronisches bauelement enthaltend die verbindung - Google Patents

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WO2022144423A1
WO2022144423A1 PCT/EP2021/087860 EP2021087860W WO2022144423A1 WO 2022144423 A1 WO2022144423 A1 WO 2022144423A1 EP 2021087860 W EP2021087860 W EP 2021087860W WO 2022144423 A1 WO2022144423 A1 WO 2022144423A1
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Dirk Hildebrandt
Rolf Andernach
Roland FITZNER
Olga Gerdes
Antoine MIRLOUP
Gunter Mattersteig
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Heliatek Gmbh
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    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices

Definitions

  • the present invention relates to a chemical compound of the general formula (I), an optoelectronic component with such a compound, and a use of such a compound in an optoelectronic component.
  • Optoelectronic components made from mostly organic materials are known for use as LEDs (OLED) and organic photovoltaic elements (OPV), ie organic solar cells.
  • OLED organic light emitting
  • OLED organic photovoltaic elements
  • the organic materials used fulfill different functions in these optoelectronic components, in particular charge transport, light emission or light absorption.
  • Organic materials in optoelectronic components can be polymers or small molecules and can be processed into thin layers in solution or emulsion by wet-chemical processes such as coating or printing or in a vacuum by sublimation.
  • organic electronic components can be, for example, displays, data storage devices or transistors, but also organic optoelectronic components, in particular solar cells or photodetectors.
  • Solar cells or photodetectors have a photoactive layer in which bound electron-hole pairs (excitons) are generated as charge carriers when electromagnetic radiation strikes them. By diffusion, the excitons arrive at an interface where electrons and holes are separated from one another. The material that accepts the electrons is called the acceptor and the material that accepts the holes is called the donor.
  • Other optoelectronic components are light-emitting components that emit light when current flows through them.
  • Optoelectronic components include at least two electrodes, one electrode being applied to a substrate and the other acting as a counter-electrode. Between At least one photoactive layer, preferably an organic photoactive layer, is located on the electrodes. Further layers, for example transport layers, can be arranged between the electrodes.
  • Solar cells enable the conversion of electromagnetic radiation into electricity using the photoelectric effect.
  • Such a conversion of electromagnetic radiation requires absorber materials that exhibit good absorption properties.
  • photoactive is understood as the conversion of light energy into electrical energy.
  • WO2004083958A2 discloses a photoactive component consisting of organic layers.
  • a structure of an organic solar cell known from the prior art consists of a pin or nip diode (Martin Pfeiffer, "Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications", PhD thesis TU Dresden, 1999, and WO2011/ 161108A1).
  • a pin solar cell consists of a substrate with a mostly transparent electrode arranged on it, p-layer(s), i-layer(s), n-layer(s) and a counter-electrode .
  • n or p an n- or p-doping, which leads to an increase in the density of free electrons or holes in thermal equilibrium.
  • Such layers are primarily to be understood as transport layers.
  • the designation i-layer designates an undoped layer (intrinsic layer) with an absorber material or a mixture of several absorber materials
  • One or more i-layers can be made of one material (planar heterojunctions) or of a mixture of two or more erer materials (bulk hetero unions) exist.
  • An absorber material, ie an absorber means in particular a compound that absorbs light in a specific wavelength range. Accordingly, under an absorber layer, in particular, a layer in understood as an optoelectronic component, which has at least one absorber material.
  • WO2006092134A1 discloses compounds that have an acceptor-donor-acceptor structure, with the donor block having an extended n-system.
  • the organic solar cell has a photoactive layer which has at least one organic donor material in contact with at least one organic acceptor material, the donor material and the acceptor material having a donor-acceptor heterojunction, im specifically a so-called bulk heterojunction (BHJ), form and wherein the photoactive layer has at least one compound of the formula I.
  • BHJ bulk heterojunction
  • a thienoindole building block is already known from the prior art in connection with organic electronics.
  • WO2012115394A2 discloses a compound, an organic electronic device using the same, and an electronic device thereof, the compound having a thienoindole building block.
  • NIR near-infrared
  • the known absorbers in the red and near-infrared range are suitable for use in photoactive layers of optoelectronic components, but an improvement in the absorption properties of the absorber materials, in particular to increase the efficiency of solar cells and/or to utilize the wavelength range of light, is also possible when using several absorbers in mixed layers or multiple cells, necessary.
  • the absorption of many absorbers used in photoactive layers of organic electronic components is disadvantageous precisely in the range of wavelengths below 600 nm, in particular below 500 nm.
  • the absorption spectrum of known absorbers does not completely cover the blue spectral range.
  • absorbers are therefore required which absorb strongly in the spectral range between 400 nm and 600 nm, in particular between 450 and 550 nm, and have a voltage in the range of 1 V. This is particularly advantageous for use in tandem and triplet cells.
  • the object of the present invention is accordingly to overcome the disadvantages known from the prior art, in particular to provide organic materials which have improved absorption properties and are suitable for use in photoactive layers of optoelectronic components.
  • goal of The invention presented is in particular to provide materials which are more absorbent in the blue range.
  • the object is achieved in particular by providing a chemical compound of the general formula (I) with Al and A2 each an electron-withdrawing group, with the parameters n, m, o, pj each independently 0, 1 or 2, where at least o or p is at least 1, with Ul and U2 independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted heterocyclic 5-ring selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole, thiazole, oxadiazole and thiadiazole, wherein the heterocyclic 5-ring is substituted with one or two other substituted or unsubstituted homo - Or heterocyclic, aromatic 5-ring or 6-ring may be fused, with VI and V2 independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted heterocyclic 5-ring selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole , Imidazole, ox
  • the compounds according to the invention relate in particular to so-called small molecules.
  • Small molecules are understood to mean, in particular, non-polymeric organic molecules with monodisperse molar masses between 100 and 2000 g/mol, which are present in the solid phase under standard pressure (air pressure of the atmosphere surrounding us) and at room temperature.
  • the small molecules are photoactive, photoactive meaning that the molecules change their charge state and/or their polarization state when exposed to light.
  • the photoactive molecules show an absorption of electromagnetic radiation in a specific wavelength range, with absorbed electromagnetic radiation, ie photons, being converted into excitons.
  • the compound has a molecular weight of 300-1500 g/mol.
  • the further substituted or unsubstituted homo- or heterocyclic, aromatic 5-ring or 6-ring of U1 and U2 is fused on the side facing Al or A2.
  • the further substituted or unsubstituted homo- or heterocyclic, aromatic 5-membered ring or 6-membered ring of VI and V2 is fused on the side facing U1 or U2, U1 or A2, or U2 or Al.
  • Ul and U2 is independently a substituted or unsubstituted heterocyclic 5-ring selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole and thiazole, the heterocyclic 5-ring having a further substituted or non-substituted heterocyclic, aromatic 5-ring is fused.
  • the two acceptor groups A1 and A2 are identical.
  • VI and V2 is independently selected a substituted or unsubstituted heterocyclic 5-ring selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole and thiazole, where the heterocyclic 5-ring with another substituted or unsubstituted heterocyclic, aromatic 5-ring is fused.
  • heterocyclic 5-rings of the groups U1, U2, VI and V2 are linked to the preceding and the following group adjacent to a heteroatom.
  • the parameters n and m 0 , and and o and/or p 1 are understood in particular as meaning the replacement of H by a substituent.
  • a substituent is understood to mean, in particular, all atoms and groups of atoms apart from H, preferably a halogen, an alkyl group, in which case the alkyl group can be linear or branched, an alkenyl group, an alkynyl group, an amino group, an alkoxy group, a thioalkoxy group, an aryl group, or a heteroaryl group.
  • a halogen is understood in particular as meaning F, Cl or Br, preferably F .
  • a hetero atom in particular a hetero atom in the general formula I, means in particular an atom selected from the group consisting of O, S or N.
  • K is formed from one or two substituted or unsubstituted, heterocyclic aromatic 5-membered rings.
  • K is a substituted or unsubstituted homocyclic or heterocyclic 5-ring, preferably selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole and thiazole.
  • the heterocyclic 5-ring in VI and V2 is independently fused to another substituted or unsubstituted homo- or heterocyclic, aromatic 5-ring or 6-ring.
  • heterocyclic 5-ring in U1 and U2 is independently fused to another substituted or unsubstituted homo- or heterocyclic, aromatic 5-ring or 6-ring.
  • An alkyl group is understood to mean, in particular, an alkyl chain with a length of 1 to 10 carbon atoms, it being possible for these chains to be either linear or branched.
  • An S-alkyl group is understood to mean, in particular, a thioalkyl ether, where S is always in the 1-position and alkyl with a length of 1 to 10 carbon atoms is present, and these chains can be either linear or branched.
  • An O-alkyl group is understood to mean, in particular, an ether, where O is always in the 1-position and alkyl with a length of 1 to 10 carbon atoms is present, and these chains can be either linear or branched.
  • alkenyl group is understood to mean in particular an alkenyl chain with a length of 2 to 10 carbon atoms, where at least one C-C double bond is present in the chain and the chains can be either linear or branched.
  • alkynyl group is understood to mean, in particular, an alkynyl chain with a length of 2 to 10 carbon atoms, where at least one C-C triple bond is present in the chain and the chains can be either linear or branched.
  • An aryl group is understood to mean in particular an aryl radical with 5-8 aromatic ring atoms, preferably with 5 or 6 aromatic ring atoms, which can be substituted with one or more radicals R, where R is each selected independently of one another is from the group consisting of H, F, Cl , Br , CN, NO2 , a linear alkyl , alkoxy , thioalkyl group with 1-10 C atoms or a branched or cyclic alkyl , alkoxy , thioalkyl group with 3- 10 carbon atoms or an alkenyl or an alkynyl group with 2-10 carbon atoms, it being possible for one or more H atoms to be substituted by F, CI, Br or CN.
  • the compound has a fused substituted or unsubstituted phenyl ring on one side of the unit L and a heterocyclic substituted or unsubstituted 5-ring on the other side of the unit L, the 5th - Ring is further fused with at least one heterocyclic substituted or unsubstituted 5-ring or is not further fused.
  • the compounds according to the invention are preferably characterized in that the central block D consists of an asymmetrically constructed, fused system, one of the outer rings representing a homocyclic or heterocyclic 6-membered ring which is particularly preferably not further substituted.
  • these compounds according to the invention show an absorption maximum shifted by at least 50 nm, preferably by at least 60 nm, preferably by at least 70 nm, preferably by at least 80 nm, or preferably by at least 100 nm, into the blue range, based on the Measurement in the film, in comparison to corresponding compounds with a central block D from a non-asymmetrical, fused system, where the outer rings do not represent a homo- or heterocyclic 6-ring.
  • the compounds according to the invention show a blue shift in absorption in solution and in the vapor-deposited film compared to such corresponding compounds. This unpredictable effect leads to a class of compounds whose absorption maximum is in the spectral range from 400 to 600 nm.
  • the chemical compounds of the general formula I according to the invention have advantages compared to the prior art. Improved absorbers for optoelectronic components, in particular solar cells, can advantageously be provided. Advantageously, absorber materials for the red and near-infrared spectral range with a high absorption strength and particularly good evaporability are provided.
  • the compounds according to the invention are advantageously distinguished by a broad absorption range which is shifted into the blue range.
  • the compounds according to the invention advantageously show surprisingly good absorption behavior in a comparatively broad range of visible light from 400 nm to 800 nm, preferably from 400 to 700 nm, in particular high absorption in the short-wave spectral range from 400 nm to 600 nm.
  • the efficiency of solar cells can be increased.
  • the compounds according to the invention can be evaporated in vacuo to a large extent without residue, and are therefore suitable for vacuum processing for the production of solar cells.
  • the central dithienopyrrole unit in particular was formally replaced by the less electron-rich thienoindole unit, which leads to a reduction in the HOMO energy and a blue shift in absorption, for example compared to comparison compound VI
  • K is formed from one, two or three substituted or unsubstituted furans, pyrroles and/or thiophenes, where L is a substituted or unsubstituted pyrrole where * denotes the attachments to the group K and ** denotes the attachments to the group M, where RI is H, alkyl or aryl, preferably ethyl, propyl, iso-propyl, butyl, iso-butyl, or tert-butyl, and where M is a substituted or unsubstituted homocyclic or heterocyclic, aromatic 6-membered ring, where at least one carbon atom is preferably replaced by N, and M is particularly preferably a substituted or unsubstituted phenyl ring.
  • K is a substituted or unsubstituted furan, pyrrole or thiophene, or two substituted or unsubstituted furans and/or thiophenes, preferably K is a substituted or unsubstituted furan or thiophene, where L is a substituted or unsubstituted pyrrole where * denotes the attachments to the group K and ** denotes the attachments to the group M, where RI is H or alkyl, preferably ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, or tert-butyl, and where M is a substituted or unsubstituted phenyl ring is .
  • Al and A2 are selected independently of one another from the group consisting of: it being possible for CN to be at least partially substituted by F, with Al preferably being A2.
  • the group A1 and/or A2 has only one double bond.
  • VI and V2 are selected independently of one another from the group consisting of where * denotes attachment to the groups D, U1, U2, Al, or A2, where Yi and Zi are independently selected from the group consisting of: O, S and N(R6), with R6 independently selected from H, Alkyl, or aryl, substituted or unsubstituted, preferably O or S, where i are independently selected from N and C-R7, with R7 independently selected from H, alkyl, Oalkyl, Salkyl, or aryl, substituted or non- substituted, 2 and 3 are each independently selected from N and C-R9 with R9 selected from H, halogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, OR', SR', NR'2 with R' selected from H, alkyl, or aryl , substituted or unsubstituted, preferably VI and V2 are independently selected from where Yi is independently selected from 0, S, and N(R6)
  • Zi is independently selected from S and N(R6) , with R6 independently selected from H, alkyl or aryl, substituted or unsubstituted, preferably alkyl or aryl, wherein i is independently selected from N or C-R7, with R7 independently each other is selected from H, alkyl, Oalkyl, Salkyl or aryl, 2 and 3 is independently selected from N and C-R9 with R9 selected from H, halogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, OR', SR', NR'2 with R' selected from H, alkyl, or aryl, substituted or unsubstituted, preferably H, halogen, and alkyl.
  • U1 and U2 are selected independently of one another from the group consisting of where * denotes attachment to the groups D, VI, V2, Al, or A2, where Yi and Zi are independently selected from the group consisting of: O, S and N(R6) , with R6 independently selected from H, Alkyl, or aryl, substituted or unsubstituted, preferably O or S, where i are independently selected from N and C-R7, with R7 independently selected from H, alkyl, Oalkyl, Salkyl, substituted or unsubstituted, 2 and 3 is each independently selected from N and C-R9 with R9 selected from H, halogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, OR', SR', NR'2 with R' selected from H, alkyl or aryl, substituted or unsubstituted -substituted, U1 and U2 are preferably selected independently of one another where Yi is independently selected from O, S and N(R6) , with R6
  • Zi is independently selected from S and N(R6) , with R6 independently selected from H, alkyl or aryl, substituted or unsubstituted, preferably alkyl or aryl, i is independently selected from N or C-R7, with R7 independently selected from H, alkyl, Oalkyl, Salkyl or aryl, 2 and 3 each independently is selected from N and C-R9 with R9 selected from H, halogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, OR', SR', NR'2 with R' selected from H, alkyl, or aryl, substituted or unsubstituted, preferably H, halogen, and
  • Yi and Zi are O.
  • Yi and Zx are S.
  • VI and V2 are selected independently of one another from the group: with Y1 selected from O and S, with 2 each independently selected from N and C-R9 with R9 selected from H, halogen, alkyl, substituted or unsubstituted, with 3 each independently selected from N and C-R10 with RIO selected H , halogen, alkyl, substituted or unsubstituted, preferably VI and V2 are each a substituted or unsubstituted furan or thiophene.
  • U1, U2, VI and V2 are not a substituted or unsubstituted phenyl ring, or U1 and U2 are furan or thiophene and VI and V2 are furan or thiophene.
  • n, m, o, and p are each 1, or n and p are 1 and m and o are 0, or n or p are 1 and m or o are 1, or at least o or p is 1 and n is 0 and m is 1, or n is 1 and m is 0, or n and m are 0.
  • o and p is 0, and n and/or m is 1, preferably n is 1 and m is 1, or 3, or m is 1 and n is 1, or 3.
  • the chemical compound has the general formula (II). with XI and X2 independently selected from O, S and N-R3 with R3 independently selected from the group consisting of H, alkyl, and aryl, substituted or unsubstituted, with R2 and R5 independently selected from H, alkyl or Oalkyl , and with RI and R6 independently selected from H, alkyl or Oalkyl, where preferably RI, R2, R5 and R6 are H, and/or where preferably XI is equal to X2.
  • D has the general formula (III). with R11 H or alkyl, with R12, R13 and R14 independently selected from the group consisting of H, F, alkyl, O-alkyl, S-alkyl, and aryl, where X is O, S or NR with R-H or alkyl, and TO, S or NR is with RH or is alkyl.
  • X is N—R with R being H or alkyl, and T being O or S.
  • connection is selected from the group consisting of
  • connection 17
  • the object of the present invention is also achieved by providing an optoelectronic component with a layer system comprising an electrode, a counter-electrode and at least one photoactive layer, the at least one photoactive layer having a compound according to the invention, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • a layer system comprising an electrode, a counter-electrode and at least one photoactive layer, the at least one photoactive layer having a compound according to the invention, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell, an OFET, an OLED or an organic photodetector.
  • the optoelectronic component is in the form of a tandem or multiple cell, with at least one further absorber material which absorbs in a different spectral range of the light being present.
  • a solar cell that consists of a vertical layer system of two cells connected in series is referred to as a tandem cell.
  • a solar cell is referred to as a multiple solar cell which consists of a vertical layer system of several cells connected in series.
  • the chemical compound of the general formula (I) according to the invention is an absorber material in a photoactive layer of an optoelectronic component.
  • the compound of the invention is a donor in a donor-acceptor heterojunction, preferred used with an acceptor selected from the group of fullerenes (C60, C70) or fullerene derivatives, subphthalocyanines, rylenes, fluorenes, carbazoles, benzothiadiazoles, diketopyrrolopyrroles, and vinazenes.
  • the object of the present invention is also achieved by providing a use of a connection according to the invention in an optoelectronic component, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • a connection according to the invention in an optoelectronic component, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • the compound according to the invention preferably several compounds according to the invention, is used in an absorber layer of a solar cell.
  • Interconnect RF01-133 A solution of RF01-105 (883 mg, 3.00 mmol) and Fu-DCV-SnMe3 (1.01 g, 3.30 mmol) in dioxane (10 mL) was treated with bis-(tri-tert-butylphosphine)-palladium (46 mg , 0.090 mmol) and stirred at 60 °C for 16 h. The mixture was poured onto dichloromethane (200 mL) and washed with water (3 x 100 mL). The combined organic phases were dried over sodium sulfate and filtered, and the solvent was removed in vacuo.
  • Interconnect RF01-127 NBS (2.16 g, 12.0 mmol) was added to a solution of RF01-126 (2.11 g, 6.00 mmol) in THE (65 mL) under argon and the mixture was stirred at room temperature for 16 h with the exclusion of light.
  • the mixture was poured onto water (150 mL) and extracted with dichloromethane (100 mL, 250 mL). The combined organic phases were washed with water (2 ⁇ 70 mL), dried over sodium sulfate and filtered, and the solvent was removed in vacuo.
  • connection RFO 1-114 A solution of TPyPh-T (2.30 g, 9.00 mmol) and ground potassium hydroxide (951 mg, 14.4 mmol) in DMSO (40 mL) was treated under argon with propyl bromide (1.66 g, 13.5 mmol) and stirred at room temperature for 3.5 h. The mixture was poured onto ethyl acetate (150 mL) and washed with water (4 x 50 mL). The organic phase was dried over sodium sulfate, filtered and the solvent removed in vacuo.
  • n-Butyllithium (2.5 mol/L in hexane, 3.55 mL, 8.88 mmol) was added dropwise to a solution of RF01-114 (1.10 g, 3.70 mmol) in THF (20 mL) at -65 °C under argon. The mixture was stirred at -65°C for 30 min, warmed to room temperature and stirred for a further 30 min. The reaction mixture was cooled to -65° C., treated with dimethylaminoacrolein (1.22 g, 11.1 mmol), warmed to room temperature and stirred for 2 h.
  • NBS (794 mg, 4.46 mmol) was added to a solution of JD01-2 (1.50 g, 4.46 mmol) in DMF (40 mL) under argon and the mixture was stirred at room temperature for 16 h with the exclusion of light.
  • the mixture was poured onto ethyl acetate (200 mL) and washed with water (4 x 50 mL).
  • the organic phase was dried over sodium sulfate, filtered and the solvent removed in vacuo. Recrystallization from ethyl acetate/methanol gave a colorless, finely crystalline solid (1.29 g, 3.11 mmol, 70%).
  • connection 8 A degassed solution of JD01-5 (415 mg, 1.00 mmol) and Me3Sn-T-DCV (711 mg, 2.2 mmol) in dioxane (10 mL) was treated under argon with bis-(tri-tert-butylphosphine)-palladium (26 mg, 0.050 mmol) and stirred at 80° C. for 16 h. Filtration provided a purple solid. The Boc protective group is then split off.
  • the spectral data of various compounds according to the invention and a comparison compound VI are shown in Table 1.
  • the spectral data relate to 30 nm thick vacuum vapor deposited layers on quartz glass.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an optoelectronic component in cross section
  • Fig. 2 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the filling factor of a BHJ cell with the compound (1), measured on an organic optoelectronic component;
  • Fig. 3 a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum efficiency and the fill factor of a BHJ Cell with the compound (2), measured on an organic optoelectronic component;
  • FIG. 11 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (15), measured on an organic optoelectronic component;
  • Fig. 12 is a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum efficiency and the fill factor of a BHJ- cell with the compound ( 16 ), measured on an organic optoelectronic component;
  • Fig. 13 shows a graphic representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum efficiency and the fill factor of a BHJ cell with the compound (17), measured on an organic optoelectronic component.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an optoelectronic component in cross section.
  • the optoelectronic component has at least one chemical compound of the general formula I.
  • the optoelectronic component according to the invention has a layer system 7 , at least one layer of the layer system 7 having a compound of the general formula I according to the invention.
  • the optoelectronic component is an organic optoelectronic component, preferably an organic solar cell, an OFET, an OLED or an organic photodetector.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the optoelectronic component comprises a first electrode 2 , a second electrode 6 and a layer system 7 , the layer system 7 being arranged between the first electrode 2 and the second electrode 6 .
  • At least one layer of the layer system 7 has at least one compound of the general formula I according to the invention.
  • the optoelectronic component has a layer system 7 with at least one photoactive layer 4, preferably a light-absorbing photoactive layer 4, the at least one photoactive layer 4 having the at least one compound according to the invention.
  • the layer system 7 has at least two photoactive layers 4 , preferably at least three photoactive layers 4 , or preferably at least four photoactive layers 4 .
  • the organic solar cell has a substrate 1, e.g. B. made of glass, on which an electrode 2 is located, which z. B. ITO includes .
  • ETL electron-transporting layer 3
  • a photoactive layer 4 with at least one compound according to the invention, a p-conducting donor material, and an n-conducting acceptor material, e.g. B. C60 bullerene, either as a flat heterojunction (planar heterojunction) or as a bulk heterojunction (bulk heterojunctions).
  • HTL p-doped hole transport layer 5
  • the photoactive layer 4 is designed as a mixed layer of at least one compound according to the invention and at least one other compound, or as a mixed layer of at least one compound according to the invention and at least two other compounds, the compounds being absorber materials.
  • the optoelectronic component is designed as a tandem cell, triple cell or multiple cell.
  • two or more photoactive layers 4 are stacked one on top of the other, the photoactive layers 4 being made up of the same or different materials or mixtures of materials.
  • the layer system, in particular individual layers, of a component according to the invention can be produced by evaporating the compounds in vacuo, with or without a carrier gas, or by processing a solution or suspension, for example during coating or printing. Individual layers can also be applied by sputtering. It is advantageous Production of the layers by evaporation in vacuo, with the carrier substrate being able to be heated.
  • the chemical compound of the general formula I has the following structure: with Al and A2 each an electron-withdrawing group, with the parameters n, m, o, pj each independently 0, 1 or 2, where at least o or p is at least 1, with Ul and U2 independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted heterocyclic 5-ring selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole, thiazole, oxadiazole and thiadiazole, wherein the heterocyclic 5-ring is substituted with one or two other substituted or unsubstituted homo - Or heterocyclic, aromatic 5-ring or 6-ring may be fused, with VI and V2 independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted heterocyclic 5-ring selected from the group consisting of furan, pyrrole, thiophene, pyrazole , Imidazole, oxazole, thiazo
  • the compounds according to the invention are characterized by a particularly high absorption in a broad spectrum of visible light, which is also reflected in the high values for the half-width (see Table 1), which in particular the short-wave light in the range from 400 nm to 600 nm more effectively to use.
  • the compounds according to the invention make it possible to produce organic solar cells with improved efficiency.
  • the filling factor, the no-load voltage and the short-circuit current which are taken from the current-voltage characteristic, are listed.
  • Fig. 2 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BH J cell with the compound (1), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve contains characteristics that characterize the organic solar cell according to the invention.
  • the most important key figures here are the fill factor FF, the no-load voltage Uoc and the short-circuit current Jsc.
  • ITO serves as electrode 2, and the adjacent fullerene C60 as electron transport layer (ETL) 3, followed by the photoactive layer 4 with C60 as electron acceptor material and to the respective absorber, followed by NHT169 as a hole transport layer (HTL) 5 and NHT169 doped with NDP9 (Novaled AG), followed by an electrode 6 made of aluminum.
  • ITO is indium tin oxide
  • NDP9 is a commercial p-dopant from Novaled GmbH
  • NHT169 is a commercial hole conductor from Novaled GmbH.
  • a semiconducting component contains at least one layer in a layer system with a compound of the general formula I.
  • the fill factor FF is 62.9%
  • the no-load voltage Uoc is 0.99 V
  • the short-circuit current Jsc is 11.2 mA/cm2.
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (1) is 6.97%.
  • Compound (1) shows absorption over a spectral range from 450 to 660 nm.
  • the OD of 0.56 and an absorption integral of 113 are surprisingly high for absorption in this spectral range (see Table 1).
  • compound (1) shows a largely ideal behavior of an absorber in the blue range.
  • Fig. 3 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BH J cell with the compound (2), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, with the structure corresponding to that in FIG. 2.
  • the filling factor FF is 61.2%
  • the open-circuit voltage Uoc is 1.0 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (2) is 7.59%.
  • Fig. 4 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BH J cell with the compound (3), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • ITO is indium tin oxide
  • NDP9 is a commercial p-dopant from Novaled GmbH
  • NHT049 is a commercial hole conductor from Novaled GmbH.
  • the fill factor FF is 59.7%
  • the no-load voltage Uoc is 0.86 V
  • the short-circuit current Jsc is 10.4 mA/cm2.
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (3) is 5.34%.
  • Fig. 5 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BH J cell with the compound (4), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, the structure corresponds to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 47.6%
  • the no-load voltage Uoc is 0.98 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (4) is 4.90%.
  • Fig. 6 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (6), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, with the structure corresponding to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 60.8%
  • the no-load voltage Uoc is 0.83 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (6) is 5.80%.
  • Fig. 7 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (9), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, the structure corresponds to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 51.6%
  • the no-load voltage Uoc is 0.85 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (9) is 4.25%.
  • Fig. 8 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (10), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, with the structure corresponding to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 47.0%
  • the no-load voltage Uoc is 0.93 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic Component, in particular a solar cell, with the compound (10) is 4.55%.
  • Fig. 9 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BH J cell with the compound (13), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, the structure corresponds to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 63.1%
  • the no-load voltage Uoc is 0.96 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (13) is 7.57%.
  • Fig. 10 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (14), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell with the structure: ITO / C60 (15 nm) / compound ( 14 ): C60 (30nm, 1:1, 50°C) / NHT049 (lOnm) / NHT049:NDP9 (30nm, 10 wt% NDP9) / NDP9 (Inm) / Al (100nm) was determined where the photoactive layer 4 comprises a bulk heterojunction (BHJ).
  • the fill factor FF is 53.1%
  • the no-load voltage Uoc is 0.97 V
  • the short-circuit current Jsc is 11.8 mA/cm2.
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (14) is 6.08%.
  • Fig. 11 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (15), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, with the structure corresponding to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 51.3%
  • the no-load voltage Uoc is 0.96 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (15) is 6.11%.
  • Fig. 12 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (16), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, with the structure corresponding to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 53.5%
  • the no-load voltage Uoc is 0.95 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with the compound (16) is 5.18%.
  • Fig. 13 shows a graphical representation of the current-voltage curve, the spectral external quantum yield and the fill factor of a BHJ cell with the compound (17), measured on an organic optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is an organic solar cell.
  • the current-voltage curve of a BHJ cell was determined, with the structure corresponding to that in FIG. 4.
  • the fill factor FF is 56.5%
  • the no-load voltage Uoc is 0.94 V
  • the cell efficiency of such an optoelectronic component, in particular a solar cell, with compound (17) is 5.84%.
  • the advantageous properties of the compounds according to the invention can be seen in the exemplary embodiments.
  • the compounds according to the invention not only have improved absorption properties on , but also suitable charge transport properties .
  • the experimental data of the compounds according to the invention with the absorption properties and the current-voltage curves measured in organic solar cells demonstrate that these compounds are very well suited for use in organic solar cells and other organic optoelectronic components. In this way, particularly advantageous multiple cells (tandem/triple/quadruple/or multi-junction cells) can be produced.

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Abstract

Chemische Verbindung der allgemeinen Formel(I), optoelektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung, sowie Verwendung einer solchen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement.

Description

Verbindung für ein optoelektronisches Bauelement und optoelektronisches Bauelement enthaltend die Verbindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine chemische Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) , ein optoelektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung, sowie eine Verwendung einer solchen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement .
Optoelektronische Bauelemente aus größtenteils organischen Materialien sind für die Anwendung als LEDs (OLED) und organischen photovoltaischen Elementen (OPV) , also organischen Solarzellen, bekannt . Die verwendeten organischen Materialien erfüllen in diesen optoelektronischen Bauelementen unterschiedliche Funktionen, insbesondere einen Ladungstransport , eine Lichtemission oder Lichtabsorption . Organische Materialien in optoelektronischen Bauelementen können dabei Polymere oder kleine Moleküle sein und in Lösung oder Emulsion durch nass-chemische Prozesse wie Coaten oder Drucken oder im Vakuum durch Sublimation zu dünnen Schichten verarbeitet werden . Organisch elektronische Bauelemente können dabei beispielsweise Displays , Datenspeicher oder Transistoren, aber auch organische optoelektronische Bauelemente sein, insbesondere Solarzellen oder Photodetektoren . Solarzellen oder Photodetektoren weisen eine photoaktive Schicht auf , in der bei Einfall von elektromagnetischer Strahlung gebundene Elektronen- Loch-Paare ( Exzitonen ) als Ladungsträger erzeugt werden . Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an eine Grenzfläche , an der Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden . Das Material , welches die Elektronen aufnimmt , wird als Akzeptor , und das Material , welches die Löcher auf nimmt , wird als Donor bezeichnet . Weitere optoelektronische Bauelemente sind Licht-emittierende Bauelemente , die Licht aussenden, wenn sie von Strom durchflossen werden . Optoelektronische Bauelemente umfassen mindestens zwei Elektroden, wobei eine Elektrode auf einem Substrat aufgebracht ist und die andere als Gegenelektrode fungiert . Zwischen den Elektroden befindet sich mindestens eine photoaktive Schicht , vorzugsweise eine organische photoaktive Schicht . Weitere Schichten, beispielsweise Transportschichten, können zwischen den Elektroden angeordnet sein .
Solarzellen ermöglichen die Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung unter Ausnutzung des photoelektrischen Effekts in elektrischen Strom. Für eine derartige Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung werden Absorbermaterialien benötigt , die gute Absorptionseigenschaften zeigen . In diesem Sinne wird der Begriff "photoaktiv" als Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie verstanden .
Organische optoelektronische Bauelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt . W02004083958A2 offenbart ein photoaktives Bauelement , bestehend aus organischen Schichten . Ein aus dem Stand der Technik bekannter Aufbau einer organischen Solarzelle besteht in einer pin- oder nip-Diode (Martin Pfeiffer, „Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers : basics and applications" , PhD thesis TU-Dresden, 1999 , und WO2011/ 161108A1 ) . Eine pin- Solarzelle besteht dabei aus einem Substrat mit einer darauf angeordneten meist transparenten Elektrode , p-Schicht ( en) , i- Schicht ( en) , n-Schicht ( en) und einer Gegenelektrode . Hierbei bedeutet n bzw . p eine n- bzw . p-Dotierung , die zu einer Erhöhung der Dichte freier Elektronen bzw . Löcher im thermischen Gleichgewichtszustand führt . Derartige Schichten sind primär als Transportschichten zu verstehen . Die Bezeichnung i-Schicht bezeichnet eine undotierte Schicht ( intrinsische Schicht ) mit einem Absorbermaterial oder einer Mischung mehrerer Absorbermaterialien . Eine oder mehrere i-Schichten können dabei aus einem Material (planar heteroj unctions ) als auch aus einer Mischung zweier oder mehrerer Materialien (bulk hetero unctions ) bestehen . Unter einem Absorbermaterial , also einem Absorber , wird insbesondere eine Verbindung verstanden, die Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich absorbiert . Unter einer Absorberschicht wird dementsprechend insbesondere eine Schicht in einem optoelektronischen Bauelement verstanden, die mindestens ein Absorbermaterial aufweist.
Ein wichtiger Faktor in der Verbesserung der oben genannten Solarzellen liegt in der Weiterentwicklung der organischen Schichten, insbesondere der darin enthaltenen Absorbermaterialien.
W02006092134A1 offenbart Verbindungen, die über einen Akzeptor- Donor-Akzeptor-Aufbau verfügen, wobei der Donorblock ein ausgedehntes n-System besitzt.
Cheng et al. ("Organic dyes containing indolodithienopyrrole unit for dye-sensitized solar cells", Dyes and Pigments, 149 (2018) , 16-24) offenbart die Einführung einer oligo-aromatischen-Gruppe 4 , 5-dihexyl-4 , 5-dihydrothieno [2", 3", 4' ,5' ]pyrrolo[2' ,3' ,4,5] thieno [3, 2-b] indole (DPTI) als pi-Brücke in organischen Farbstoffen für Farbstoff solarzellen .
Zhou et al. ("Thieno [3, 2-b] indole (TI) bridged A-n-D-n-A small molecules: Synthesis, characterizations and organic solar cell applications", Dyes and Pigments, 160 (2019) , 16-24) offenbart neue A-D-A Verbindungen mit alkylthienyl-substitute-benzo [1, 2- b : 4 , 5-b] dithiophene (BDT) und mit 2- (thiophen-2-yl ) -N-alkyl-thieno [3, 2-b] indole (TIT) oder 2 , 6-di ( thiophen-2-yl ) -N-alkyl-thieno [3, 2-b] indole (TI2T) als pi-Brücke in Donormaterialien für BHJ- Zellen .
Yang et al. ("Highly effective thieno [2, 3-b] indole- diketopyrrolopyrrole near-inf rared photosensitizer for photodynamic/photothermal dual mode therapy", Dyes and Pigments, 147 (2017) , 270-282) offenbart die Synthese von photoaktiven Verbindungen mit Absorption im nah-infraroten (NIR) Bereich, die auf thieno [2, 3-b] indole (TI) und diketopyrrolopyrrole (DPP) basieren .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die organische Solarzelle eine photoaktive Schicht auf, die wenigstens ein organisches Donormaterial in Kontakt mit wenigstens einem organischen Akzeptormaterial aufweist, wobei das Donormaterial und das Akzeptormaterial einen Donor-Akzeptor-Heteroübergang, im speziellen eine sogenannte bulk heteroj unction ( BHJ) , ausbilden und wobei die photoaktive Schicht wenigstens eine Verbindung der Formel I aufweist .
Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik bereits im Zusammenhang mit organischer Elektronik ein Thienoindol-Baustein bekannt . WO2012115394A2 offenbart eine Verbindung , eine organische elektronische Vorrichtung , die dieselbe verwendet , und eine elektronische Vorrichtung davon, wobei die Verbindung einen Thienoindol-Baustein aufweist .
Aus dem Stand der Technik sind demnach zahlreiche polymere und nicht-polymere Absorbermaterialien im roten und nahinfraroten (NIR) Bereich zwischen 600 und 1400 nm bekannt . Die bekannten Absorber im roten und nahinfraroten Bereich sind zur Verwendung in photoaktiven Schichten von optoelektronischen Bauelementen geeignet , allerdings ist eine Verbesserung der Absorptionseigenschaften der Absorbermaterialien, insbesondere zur Steigerung der Effizienz von Solarzellen und/oder zur Ausnutzung des Wellenlängenbereichs des Lichts , auch bei Verwendung von mehreren Absorbern in Mischschichten oder Mehrfachzellen, notwendig . Gerade im Bereich von Wellenlängen kleiner als 600 nm, insbesondere kleiner als 500 nm, ist die Absorption vieler in photoaktiven Schichten organischer elektronischer Bauelemente eingesetzter Absorber nachteilig . Das Absorptionsspektrum von bekannten Absorbern deckt den blauen Spektralbereich nicht vollständig ab . Zur Erhöhung des Absorptionsbereichs und damit zur Steigerung der Effizienz von Solarzellen werden deshalb Absorber benötigt , die im Spektralbereich zwischen 400 nm und 600 nm, insbesondere zwischen 450 und 550 nm, stark absorbieren und eine Spannung im Bereich von 1 V aufweisen . Dies insbesondere ist für die Verwendung in Tandem- und Triplet-Zellen vorteilhaft .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden, insbesondere organische Materialien bereitzustellen, welche Verbesserte Absorptionseigenschaften und sich zur Verwendung in photoaktiven Schichten optoelektronischer Bauelemente eignen . Ziel der vorgelegten Erfindung ist es insbesondere , im Blaubereich verstärkt absorbierende Materialien bereitzustellen .
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch die Bereitstellung einer chemischen Verbindung der allgemeinen Formel ( I )
Figure imgf000006_0001
mit Al und A2 j eweils eine elektronenziehende Gruppe , mit den Parametern n, m, o , p j eweils unabhängig voneinander 0 , 1 oder 2 , wobei zumindest o oder p mindestens 1 ist , mit Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder nicht-substituiertem heterocyclischen 5 -Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol , Thiazol , Oxadiazol und Thiadiazol , wobei der heterocyclische 5 -Ring mit einem oder zwei weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert sein kann, mit VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder nicht-substituiertem heterocyclischen 5 -Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol , Thiazol , Oxadiazol und Thiadiazol , wobei der heterocyclische 5 -Ring mit einem oder zwei weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert sein kann, und mit D ausgebildet als annellierte aromatische Einheit aus linear konj ugierten 5- und/oder 6-Ringen
Figure imgf000006_0002
( D ) , mit K aus einem, zwei oder drei substituierten oder nichtsubstituierten, homo- oder heterocyclischen aromatischen 5-Ringen oder 6-Ringen, wobei K einen endständigen 5 -Ring aufweist , mit L aus einem substituierten oder nicht-substituierten heterocyclischen aromatischen 5-Ring , mit M aus einem oder zwei substituierten oder nicht-substituierten, homo- oder heterocyclischen aromatischen 5 Ringen oder 6-Ringen mit mindestens einem homocyclischen 6-Ring, wobei M einen endständigen 6-Ring aufweist .
Die Anbindungsstellen einzelner Gruppen an die anderen Gruppen der Verbindungen der Formel I sind im Folgenden mit * , * * oder
Figure imgf000007_0001
bezeichnet .
Die erfindungsgemäßen Verbindungen betreffen insbesondere sogenannte kleine Moleküle . Unter kleinen Molekülen werden insbesondere nicht-polymere organische Moleküle mit monodispersen molaren Massen zwischen 100 und 2000 g/mol verstanden, die unter Normaldruck ( Luftdruck der uns umgebenden Atmosphäre ) und bei Raumtemperatur in fester Phase vorliegen . Insbesondere sind die kleinen Moleküle photoaktiv, wobei unter photoaktiv verstanden wird, dass die Moleküle unter Lichteintrag ihren Ladungszustand und/oder ihren Polarisierungszustand ändern . Die photoaktiven Moleküle zeigen insbesondere eine Absorption elektromagnetischer Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich, wobei absorbierte elektromagnetische Strahlung , also Photonen, in Exzitonen umgewandelt werden .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindung ein Molgewicht von 300-1500 g/mol auf .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der weitere substituierte oder nicht-substituierte homo- oder heterocyclische , aromatische 5-Ring oder 6-Ring von Ul und U2 an der Al oder A2 zugewandten Seite annelliert . In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der weitere substituierte oder nicht-substituierte homo- oder heterocyclische , aromatische 5-Ring oder 6-Ring von VI und V2 an der Ul oder U2 , Ul oder A2 , oder U2 oder Al zugewandten Seite annelliert .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist Ul und U2 unabhängig voneinander ein substituierter oder nichtsubstituierter heterocyclischer 5-Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol und Thiazol , wobei der heterocyclische 5-Ring mit einem weiteren substituierten oder nicht-substituierten heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring annelliert ist .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Akzeptor-Gruppen Al und A2 identisch .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt ein substituierter oder nichtsubstituierter heterocyclischer 5-Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol und Thiazol , wobei der heterocyclische 5-Ring mit einem weiteren substituierten oder nicht-substituierten heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring annelliert ist .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die heterocyclischen 5 -Ringe der Gruppen Ul , U2 , VI und V2 benachbart zu einem Heteroatom mit der vorhergehenden und der folgenden Gruppe verknüpft .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Parameter n=l , p=l , m=l , und o=l .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Parameter n=0 , p=l , m=l , und o=l .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Parameter n=l , p=0 , m=l , und o=l .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Parameter n und m 0 , und und o und/oder p 1 . Unter einer Substitution wird insbesondere der Austausch von H durch einen Substituenten verstanden . Unter einem Substituenten werden insbesondere alle Atome und Atomgruppen außer H verstanden, bevorzugt ein Halogen, eine Alkyl-Gruppe , dabei kann die Alkyl- Gruppe linear oder verzweigt sein, eine Alkenyl-Gruppe , eine Alkinyl-Gruppe , eine Amino-Gruppe , eine Alkoxy-Gruppe , eine Thioalkoxy-Gruppe , eine Aryl-Gruppe , oder eine Heteroaryl-Gruppe . Unter einem Halogen wird insbesondere F, CI oder Br verstanden, bevorzugt F .
Unter einem Heteroatom, insbesondere einem Heteroatom in der allgemeinen Formel I , wird insbesondere ein Atom ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O , S , oder N verstanden .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist K aus einem oder zwei substituierten oder nicht-substituierten, heterocyclischen aromatischen 5-Ringen gebildet .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist K ein substituierter oder nicht-substituierter homocyclischer oder heterocyclischer 5 -Ring, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol und Thiazol .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der heterocyclische 5-Ring in VI und V2 unabhängig voneinander mit einem weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der heterocyclische 5-Ring in Ul und U2 unabhängig voneinander mit einem weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert .
Unter einer Alkyl-Gruppe wird insbesondere eine Alkylkette mit einer Länge von 1 bis 10 C-Atomen verstanden, wobei diese Ketten sowohl linear also auch verzweigt sein können . Unter einer SAlkyl-Gruppe wird insbesondere ein Thioalkylether verstanden, wobei S immer an Position 1 ist und Alkyl mit einer Länge von 1 bis 10 C-Atomen vorhanden ist , wobei diese Ketten sowohl linear als auch verzweigt sein können .
Unter einer OAlkyl-Gruppe wird insbesondere ein Ether verstanden, wobei O immer an Position 1 ist und Alkyl mit einer Länge von 1 bis 10 C-Atomen vorhanden ist , wobei diese Ketten sowohl linear als auch verzweigt sein können .
Unter einer Alkenyl-Gruppe wird insbesondere eine Alkenylkette mit einer Länge von 2 bis 10 C-Atomen verstanden, wobei mindestens eine C-C-Doppelbindung in der Kette vorhanden ist und die Ketten sowohl linear als auch verzweigt sein können .
Unter einer Alkinyl-Gruppe wird insbesondere eine Alkinylkette mit einer Länge von 2 bis 10 C-Atomen verstanden, wobei mindestens eine C-C-Dreif achbindung in der Kette vorhanden ist und die Ketten sowohl linear als auch verzweigt sein können .
Unter einer Aryl-Gruppe wird insbesondere ein Arylrest mit 5-8 aromatischen Ring-Atomen, bevorzugt mit 5 - oder 6-aromatischen Ring-Atomen, verstanden, die mit einem oder mehreren Resten R substituiert sein können, wobei R j eweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aus H, F, Cl , Br , CN, NO2 , einer linearen Alkyl- , Alkoxy- , Thioalkylgruppe mit 1-10 C- Atomen oder einer verzweigten oder cyclischen Alkyl- , Alkoxy- , Thioalkylgruppe mit 3-10 C-Atomen oder einer Alkenyl- oder einer Alkinylgruppe mit 2-10 C-Atomen, wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, CI , Br oder CN substituiert sein können .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindung an der einen Seite der Einheit L einen annellierten substituierten oder nicht-substituierten Phenyl-Ring auf und auf der anderen Seite der Einheit L einen heterocyclischen substituierten oder nicht-substituierten 5-Ring auf , wobei der 5- Ring weiter mit mindestens einem heterocyclischen substituierten oder nicht-substituierten 5-Ring annelliert ist oder nicht weiter annelliert ist . Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeichnen sich bevorzugt dadurch aus , dass der Mittelblock D aus einem asymmetrisch auf gebauten, annelierten System besteht , wobei einer der äußeren Ringe einen homo- oder heterocyclischen 6-Ring repräsentiert , der insbesondere bevorzugt nicht weiter substituiert ist . In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigen diese erfindungsgemäßen Verbindungen ein um mindestens 50 nm, bevorzugt um mindestens 60 nm, bevorzugt um mindestens 70 nm, bevorzugt um mindestens 80 nm, oder bevorzugt um mindestens 100 nm, verschobenes Absorptionsmaximum in den Blaubereich, bezogen auf die Messung im Film, im Vergleich zu entsprechenden Verbindungen mit einem Mittelblock D aus einem nicht asymmetrisch aufgebauten, annelierten System, wobei die äußeren Ringe keinen homo- oder heterocyclischen 6-Ring repräsentieren . Erstaunlicherweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen eine Blauverschiebung der Absorption in Lösung als auch im auf gedampften Film zeigen verglichen zu derartigen entsprechenden Verbindungen . Dieser unvorhersehbare Effekt führt zu einer Verbindungs klasse , deren Absorptionsmaximum im spektralen Bereich von 400 bis 600 nm liegt .
Die erfindungsgemäßen chemischen Verbindungen der allgemeinen Formel I weisen Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf . Vorteilhafterweise können verbesserte Absorber für optoelektronische Bauelemente , insbesondere Solarzellen bereitgestellt werden . Vorteilhafterweise werden Absorbermaterialien für den roten und nah-infraroten Spektralbereich mit einer hohen Absorptionsstärke und besonders guter Verdampfbarkeit bereitgestellt . Vorteilhafterweise zeichnen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen durch einen in den Blaubereich verschobenen, breiten Absorptionsbereich aus . Vorteilhafterweise zeigen die erfindungsgemäßen Verbindungen ein überraschend gutes Absorptionsverhalten in einem vergleichsweise breiten Bereich des sichtbaren Lichts von 400 nm bis 800 nm, bevorzugt von 400 bis 700 nm, insbesondere eine hohe Absorption im kurzwelligen Spektralbereich von 400 nm bis 600 nm. Vor allem für den Wellenlängenbereich unter 500 nm wurde ein deutlich besseres Absorptionsverhalten beobachtet , als dies bei vielen bekannten Absorbern der Fall ist . Vorteilhafterweise kann die Effizienz von Solarzellen erhöht werden . Vorteilhafterweise sind die erfindungsgemäßen Verbindungen weitgehend rückstandsfrei im Vakuum verdampfbar , und sind damit für eine Vakuumprozessierung zur Herstellung von Solarzellen geeignet .
Im Vergleich zum Stand der Technik wurde bei den erfindungsgemäßen Verbindungen insbesondere die zentrale Dithienopyrrol-Einheit formal durch die weniger elektronenreiche Thienoindol-Einheit ersetzt , was zu einer Absenkung der HOMO-Energie und zu einer Blauverschiebung der Absorption führt , beispielsweise im Vergleich zur Vergleichsverbindung VI
Figure imgf000012_0001
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass K aus ein, zwei oder drei substituierten oder nicht-substituierten Furanen, Pyrrolen und/oder Thiophenen gebildet ist , wobei L ein substituiertes oder nicht-substituiertes Pyrrol
Figure imgf000012_0002
wobei * die Anknüpfungen an die Gruppe K und ** die Anknüpfungen an die Gruppe M bezeichnen, wobei RI H, Alkyl oder Aryl ist , bevorzugt Ethyl , Propyl , iso- Propyl , Butyl , iso-Butyl , oder tert-Butyl , und wobei M ein substituierter oder nicht-substituierter homocyclischer oder heterocyclischer , aromatischer 6-Ring ist , wobei bevorzugt mindestens ein C-Atom durch N ersetzt ist , insbesondere bevorzugt ist M ein substituierter oder nichtsubstituierter Phenyl-Ring . Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass K ein substituiertes oder nicht-substituiertes Furan, Pyrrol oder Thiophen, oder zwei substituierte oder nicht-substituierte Furane und/oder Thiophene ist , bevorzugt ist K ein substituiertes oder nicht-substituiertes Furan oder Thiophen, wobei L ein substituiertes oder nicht-substituiertes Pyrrol
Figure imgf000013_0001
wobei * die Anknüpfungen an die Gruppe K und ** die Anknüpfungen an die Gruppe M bezeichnen, wobei RI H oder Alkyl ist , bevorzugt Ethyl , Propyl , iso-Propyl , Butyl , iso-Butyl , oder tert-Butyl , und wobei M ein substituierter oder nicht-substituierter Phenyl-Ring ist .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Al und A2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000013_0002
wobei CN zumindest teilweise durch F substituiert sein kann, wobei bevorzugt Al gleich A2 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Gruppe Al und/oder A2 nur eine Doppelbindung auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
Figure imgf000014_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen D, Ul, U2, Al, oder A2 bezeichnet, wobei Yi und Zi unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: O, S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt O oder S, wobei i unabhängig voneinander ausgewählt sind aus N und C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt sind VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt aus
Figure imgf000015_0001
wobei Yi unabhängig ausgewählt ist aus 0, S, und N(R6) , mit R6 ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nichtsubstituiert, bevorzugt Alkyl oder Aryl,
Zi unabhängig ausgewählt ist aus S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert , bevorzugt Alkyl oder Aryl, wobei i unabhängig ausgewählt ist aus N oder C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl oder Aryl, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt H, Halogen, und Alkyl.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
Figure imgf000015_0002
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen D, VI, V2, Al, oder A2 bezeichnet, wobei Yi und Zi unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: O, S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt O oder S, wobei i unabhängig voneinander ausgewählt sind aus N und C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl, substituiert oder nicht-substituiert, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt sind Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt aus
Figure imgf000016_0001
wobei Yi unabhängig ausgewählt ist aus O, S, und N(R6) , mit R6 ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nichtsubstituiert, bevorzugt Alkyl oder Aryl,
Zi unabhängig ausgewählt ist aus S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert , bevorzugt Alkyl oder Aryl, i unabhängig ausgewählt ist aus N oder C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl oder Aryl, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt H, Halogen, und
Alkyl.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Yi und Zi O. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Yi und Zx S. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass n und p 0 sind und o 1 ist, und VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe:
Figure imgf000017_0001
mit Y1 ausgewählt aus O und S, mit 2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, substituiert oder nichtsubstituiert, mit 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und C-R10 mit RIO ausgewählt H, Halogen, Alkyl, substituiert oder nichtsubstituiert, wobei bevorzugt VI und V2 jeweils ein substituiertes oder nicht-substituiertes Furan oder Thiophen sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Ul, U2, VI und V2 kein substituierter oder nicht-substituierter Phenyl-Ring sind, oder Ul und U2 Furan oder Thiophen sind und VI und V2 Furan oder Thiophen sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass n, m, o, und p jeweils 1 sind, oder n und p 1 sind und m und o 0 sind, oder n oder p 1 sind und m oder o 1 sind, oder zumindest o oder p 1 ist und n 0 und m 1 oder n 1 und m 0 sind, oder n und m 0 sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist o und p gleich 0, und ist n und/oder m gleich 1, bevorzugt ist n gleich 1 und m gleich 1, oder 3, oder m gleich 1 und n gleich 1, oder 3.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die chemische Verbindung die allgemeine Formel (II) aufweist
Figure imgf000017_0002
mit XI und X2 unabhängig voneinander ausgewählt aus 0, S und N-R3 mit R3 unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, und Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, mit R2 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl oder OAlkyl, und mit RI und R6 unabhängig voneinander ausgesucht aus H, Alkyl oder OAlkyl, wobei bevorzugt RI, R2, R5 und R6 H sind, und/oder wobei bevorzugt XI gleich X2 ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass D die allgemeine Formel (III) aufweist
Figure imgf000018_0001
mit Rll H oder Alkyl, mit R12, R13 und R14 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, F, Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, und Aryl, wobei X O, S oder N-R ist mit R H oder Alkyl, und T O, S oder N-R ist mit R H oder Alkyl ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass X N-R ist mit R H oder Alkyl, und T O oder S ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Figure imgf000018_0002
Verbindung 1
Figure imgf000019_0001
Verbindung 4
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000020_0001
Verbindung 11
Figure imgf000021_0001
Verbindung 14
Figure imgf000021_0002
Verbindung 16
Figure imgf000022_0001
Verbindung 17 .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst , indem ein optoelektronisches Bauelement mit einem Schichtsystem umfassend eine Elektrode , eine Gegenelektrode und mindestens eine photoaktive Schicht bereitgestellt wird, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist , insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele . Dabei ergeben sich für das optoelektronische Bauelement insbesondere die Vorteile , die bereits in Zusammenhang mit der chemischen Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) erläutert wurden .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle , ein OFET , eine OLED oder ein organischer Photodetektor ist .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement als Tandem- oder Mehrfachzelle ausgebildet , wobei mindestens ein weiteres Absorbermaterial , welches in einem anderen spektralen Bereich des Lichtes absorbiert , vorhanden ist . Als Tandemzelle wird dabei insbesondere eine Solarzelle bezeichnet , die aus einem vertikalen Schichtsystem zweier in Serie verschalteter Zellen besteht . Als Mehrfachsolarzelle wird dabei insbesondere eine Solarzelle bezeichnet , die aus einem vertikalen Schichtsystem mehrerer in Serie verschalteter Zellen besteht .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße chemische Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) ein Absorbermaterial in einer photoaktiven Schicht eines optoelektronischen Bauelements . In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Verbindung ein Donor in einem Donor-Akzeptor-Heteroübergang, bevorzugt eingesetzt mit einem Akzeptor ausgewählt aus der Gruppe der Fulleren ( C60 , C70 ) bzw . Fullerenderivate , Subphthalocyanine , Rylene , Fluorene , Carbazole , Benzothiadiazole , Diketopyrrolopyrrole und Vinazene .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst , indem eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele . Dabei ergeben sich für die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung in einem optoelektronischen Bauelement insbesondere die Vorteile , die bereits in Zusammenhang chemische Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) und dem optoelektronischen Bauelement mit einer solchen Verbindung erläutert wurden .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Verbindung, bevorzugt mehrere erfindungsgemäße Verbindungen, in einer Absorberschicht einer Solarzelle verwendet .
Im Folgenden sind beispielhaft Synthesen erfindungsgemäßer Verbindungen auf gezeigt :
Zwischenverbindung RF01-105
Figure imgf000023_0001
Eine Lösung von 6-Brom-4H-thieno [3 , 2-b] indol ( 1.06 g, 4.2 mmol) und gemörsertem Kaliumhydroxid (444 mg, 6.72 mmol) in DMF (15 mL) wurde unter Argon mit Propylbromid (775 mg, 6.3 mmol) versetzt und 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wurde auf Wasser (100 mL) gegossen und mit Ethylacetat (3 x 50 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Petrolether als Eluent lieferte ein farbloses Öl (810 mg, 2.75 mmol, 66%) . 1H NMR (400 MHz, Aceton-d6) 5 (ppm) 7.78 (d, 1H) , 7.70 (d, 1H) , 7.60 (d, 1H) , 7.32 (d, 1H) , 7.26 (dd, 1H) , 4.38 (t, 2H) , 1.94-1.85 (m, 2H) , 0.93 (t, 3H) .
Zwischenverbindung RF01-134
Figure imgf000024_0001
Eine Lösung von RF01-105 (509 mg, 1.73 mmol) in DMF (12 mL) wurde unter Argon mit NBS (311 mg, 1.73 mmol) versetzt und 16 h unter Lichtausschluss gerührt. Die Mischung wurde auf Wasser (100 mL) gegossen und mit Ethylacetat (3 x 75 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Wasser (3 x 50 mL) gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Petrolether als Eluent lieferte einen farblosen Feststoff (533 mg, 1.43 mmol, 83%) . 1H NMR (400 MHz, Aceton-d6) 5 (ppm) 7.80 (d, 1H) , 7.70 (d, 1H) , 7.53 (s, 1H) , 7.27 (dd, 1H) , 4.37 (t, 2H) , 1.93-1.84 (m, 2H) , 0.92 (t, 3H) .
Verbindung 1
Figure imgf000025_0001
Eine entgaste Lösung von RF01-134 (261 mg, 0.7 mmol) und Me3Sn-T- DCV (497 mg, 1.54 mmol) in Dioxan (3.5 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (18 mg, 0.035 mmol) versetzt und 16 h bei 80 °C gerührt. Filtration lieferte einen schwarzen Feststoff (316 mg, 0.594 mmol, 85%) .
Verbindung 3
Figure imgf000025_0002
Eine entgaste Lösung von RF01-134 (534 mg, 1.43 mmol) und Me3Sn- Fu-DCV (1.01 g, 3.29 mmol) in Dioxan (8 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (37 mg, 0.072 mmol) versetzt und 16 h bei 80 °C gerührt. Filtration lieferte einen schwarzen Feststoff (708 mg, 1.42 mmol, 99%) .
Zwischenverbindung RF01-133
Figure imgf000025_0003
Eine Lösung von RF01-105 (883 mg, 3.00 mmol) und Fu-DCV-SnMe3 (1.01 g, 3.30 mmol) in Dioxan (10 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (46 mg, 0.090 mmol) versetzt und 16 h bei 60 °C gerührt. Die Mischung wurde auf Dichlormethan (200 mL) gegossen und mit Wasser (3 x 100 mL) gewaschen. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte einen roten kristallinen Feststoff (1.00 g, 2.80 mmol, 93%) . 1H NMR (400 MHz, Tetrachlorethan-d2 ) 5 (ppm) 8.10 (s, 1H) , 7.81 (d, 1H) , 7.59 (dd, 1H) , 7.52 (d, 1H) , 7.42 (s, 1H) , 7.29 (s, 1H) , 7.14 (d, 1H) , 7.04 (d, 1H) , 4.30 (t, 2H) , 1.99-1.90 (m, 2H) , 0.98 (t, 3H) .
Zwischenverbindung RF01-136
Figure imgf000026_0001
Eine Lösung von TPyPh-Fu-Pr ( 2 ) -DCV ( 3 ) (536 mg, 1.50 mmol) in DMF (30 mL) wurde unter Argon mit NBS (270 mg, 1.50 mmol) versetzt und unter Lichtausschluss 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wurde auf Ethylacetat (200 mL) gegossen und mit Wasser (5 x 70 mL) gewaschen. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum lieferte einen roten kristallinen Feststoff (560 mg, 1.28 mmol, 86%) . 1H NMR (400 MHz, Tetrachlorethan-d2 , 100 °C) 5 (ppm) 8.12 (s, 1H) , 7.75 (d, 1H) , 7.60 (d, 1H) , 7.42 (s, 1H) , 7.31 (d, 1H) , 7.21 (s, 1H) , 7.02 (d, 1H) , 4.29 (t, 2H) , 2.03-1.96 (m, 2H) , 1.04 (t, 3H) .
Verbindung 2 RFO 1-140
Figure imgf000027_0001
Eine entgaste Lösung von RF01-134 (960 mg, 2.2 mmol) und Me3Sn-T- DCV (746 mg, 2.31 mmol) in Dioxan (20 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (34 mg, 0.066 mmol) versetzt und 16 h bei 70 °C gerührt. Filtration lieferte einen schwarzen Feststoff (977 mg, 1.89 mmol, 86%) .
Zwischenverbindung RF01-126
Figure imgf000027_0002
Eine Lösung von 6-Brom-4H-thieno [3 , 2-b] indol (3.03 g, 12.0 mmol) und Di-tert-butyldicarbonat (2.97 g, 13.2 mmol) in THE (50 mL) wurde unter Argon mit 4-Dimethylaminopyridin (15 mg, 0.12 mmol) versetzt und 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte einen farblosen kristallinen Feststoff (3.98 g, 11.3 mmol, 94%) . 1H NMR (400 MHz, Aceton-d6) 5 (ppm) 8.53 (s, 1H) , 7.75 (dd, 1H) , 7.68 (d, 1H) , 7.51-7.48 (m, 2H) , 1.76 (s, 9H) .
Zwischenverbindung RF01-127
Figure imgf000027_0003
Eine Lösung von RF01-126 (2.11 g, 6.00 mmol) in THE (65 mL) wurde unter Argon mit NBS (2.16 g, 12.0 mmol) versetzt und unter Lichtausschluss 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wurde auf Wasser (150 mL) gegossen und mit Dichlormethan extrahiert (100 mL, 2 50 mL) . Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Wasser (2 x 70 mL) gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte einen farblosen Feststoff (2.46 g, 5.71 mmol, 95%) . 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) 5 (ppm) 8.39 (d, 1H) , 7.79 (d, 1H) , 7.55 (s, 1H) , 7.50 (dd, 1H) , 1.71 (s, 9H) .
Verbindung 4
Figure imgf000028_0001
Eine entgaste Lösung von TPyPh-Br2 ( 1 , 3 ) -Boc ( 2 ) (647 mg, 1.50 mmol) und Me3Sn-T-DCV (1.07 mg, 3.3 mmol) in Dioxan (20 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (38 mg, 0.075 mmol) versetzt und 16 h bei 70 °C gerührt. Filtration lieferte einen violetten Feststoff (690 mg, 1.17 mmol, 78%) .
Zwischen Verbindung RFO 1-114
Figure imgf000028_0002
Eine Lösung von TPyPh-T (2.30 g, 9.00 mmol) und gemörsertem Kaliumhydroxid (951 mg, 14.4 mmol) in DMSO (40 mL) wurde unter Argon mit Propylbromid (1.66 g, 13.5 mmol) versetzt und 3.5 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wurde auf Ethylacetat (150 mL) gegossen und mit Wasser gewaschen (4 x 50 mL) . Die organische Phase wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte ein farbloses Öl (1.12 g, 3.78 mmol, 42%) . 1H NMR (400 MHz, CDC13) 5 (ppm) 7.73 (dd, 1H) , 7.60 (dd, 1H) , 7.45 (dd, 1H) , 7.39 (d, 1H) , 7.36 (dd, 1H) , 7.28, (dd, 1H) , 7.11 (dd, 1H) , 7.08 (d, 1H) , 4.27 (t, 2H) , 1.99-1.90 (m, 2H) , 0.98 (t, 3H) .
Zwischenverbindung RF01-116
Figure imgf000029_0001
Eine Lösung von RF01-114 (1.10 g, 3.70 mmol) in THF (20 mL) wurde bei -65 °C unter Argon tropfenweise mit n-Butyllithium (2.5 mol/L in Hexan, 3.55 mL, 8.88 mmol) versetzt. Die Mischung wurde 30 min bei -65 °C gerührt, auf Raumtemperatur erwärmt und weitere 30 min gerührt. Die Reaktionsmischung wurde auf -65 °C abgekühlt, mit Dimethylaminoacrolein (1.22 g, 11.1 mmol) versetzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2 h gerührt. Die Mischung wurde auf halbkonzentrierte Ammoniumchlorid-Lösung (200 mL) und Ethylacetat (200 mL) gegossen und 4 d gerührt. Die organische Phase wurden über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel zunächst mit Dichlormethan/Petrolether und anschließend mit Dichlormethan/Methanol als Eluent lieferte einen orangefarbenen Feststoff (835 mg, 2.06 mmol, 56%) . 1H NMR (400 MHz, Tetrachlorethan-d2 ) 5 (ppm) 9.67-9.63 (m, 2H) , 7.82 (d, 1H) , 7.71 (d, 1H) , 7.64-7.61 (m, 2H) , 7.52 (dd, 1H) , 7.47 (d, 1H) , 7.43 (d, 1H) , 7.38 (s, 1H) , 6.65-6.51 (m, 2H) , 4.29 (t, 2H) , 2.00-1.95 (m,
2H) , 1.02 (t, 3H) .
Verbindung 7
Figure imgf000030_0001
Eine Lösung von RF01-116 (222 mg, 0.547 mmol) und Malodinitril (737 mg, 10.9 mmol) in 1, 2-Dichlorethan (30 mL) wurde unter Argon mit DABCO (6 mg, 0.055 mmol) versetzt und anschließend für 16 h unter Rückfluss gerührt. Filtration lieferte einen schwarzen feinkristallinen Feststoff (233 mg, 0.464 mmol, 85%) .
Verbindung 6
Figure imgf000030_0002
Eine entgaste Lösung von RF01-136 (371 mg, 0.850 mmol) und Me3Sn- Fu-V-DCV (283 mg, 0.850 mmol) in Dioxan (6 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (13 mg, 0.026 mmol) versetzt und 16 h bei 70 °C gerührt. Filtration lieferte einen schwarzen Feststoff (339 mg, 0.645 mmol, 76%) .
Zwischenverbindung JD01-17
Figure imgf000030_0003
Eine entgaste Lösung von 5-Brom-2-iodnitrobenzol (16.4 g, 50.0 mmol) und 2- (Tributylstannyl) furan (17.5 mg, 47.5 mmol) in Dioxan (170 mL) wurde unter Argon mit PEPPSI-IPr (867 mg, 1.25 mmol) und Cäsiumfluorid (949 mg, 6.25 mmol) versetzt und 16 h bei 60 °C gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt, der Rückstand in Dichlormethan gelöst und mit Wasser (3 x 150 mL) gewaschen. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte ein bräunliches Öl (8.01 g, 29.9 mmol, 60%) . 1H NMR (400 MHz, Aceton-d6) 5 (ppm) 8.05 (d, 1H) , 7.91 (dd, 1H) , 7.81 (d, 1H) , 7.73 (dd, 1H) , 6.89 (dd, 1H) , 6.63 (dd, 1H) .
Zwischenverbindung RF01-143
Figure imgf000031_0001
Eine Lösung von JD01-17 (6.70 g, 25.0 mmol) in Triethylphosphit (21.4 mL, 20.8 g, 125 mmol) wurde unter Argon 16 h unter Rückfluss gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt.
Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte einen farblosen kristallinen Feststoff (3.66 g, 15.5 mmol, 62%) . 1H NMR (400 MHz, Aceton-d6) 5 (ppm) 10.1 (s, 1H) , 7.73 (d, 1H) , 7.68-7.67 (m, 1H) , 7.60 (d, 1H) , 7.24 (dd, 1H) , 6.74 (d, 1H) .
Zwischenverbindung JD01-2
Figure imgf000031_0002
Eine Lösung von RF01-143 (1.04 g, 4.40 mmol) und Di-tert- butyldicarbonat (1.09 g, 4.84 mmol) in THF (22 mL) wurde unter Argon mit 4-Dimethylaminopyridin (5 mg, 0.044 mmol) versetzt und 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt. Säulenchromatographie über Kieselgel mit Dichlormethan/Petrolether als Eluent lieferte einen farblosen Feststoff (1.48 g, 4.40 mmol, quant. ) . 1H NMR (400 MHz, Aceton-d6) 5 (ppm) 8.52 (s, 1H) , 7.82 (d, 1H) , 7.66-7.64 (m, 1H) , 7.50 (dd, 1H) , 6.89 (s, 1H) , 1.73 (s, 9H) .
Zwischenverbindung JD01-5
Figure imgf000032_0001
Eine Lösung von JD01-2 (1.50 g, 4.46 mmol) in DMF (40 mL) wurde unter Argon mit NBS (794 mg, 4.46 mmol) versetzt und unter Lichtausschluss 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wurde auf Ethylacetat (200 mL) gegossen und mit Wasser gewaschen (4 x 50 mL) . Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Umkristallisation aus Ethylacetat/Methanol lieferte einen farblosen feinkristallinen Feststoff (1.29 g, 3.11 mmol, 70%) . 1H NMR (400 MHz, CDC13) 5 (ppm) 8.54 (s, 1H) , 7.47 (dd, 1H) , 7.41 (dd, 1H) , 6.71 (s, 1H) , 1.70 (s, 9H) .
Verbindung 8
Figure imgf000032_0002
Eine entgaste Lösung von JD01-5 (415 mg, 1.00 mmol) und Me3Sn-T- DCV (711 mg, 2.2 mmol) in Dioxan (10 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (26 mg, 0.050 mmol) versetzt und 16 h bei 80 °C gerührt. Filtration lieferte einen violetten Feststoff. Anschließend wird die Boc-Schutzgruppe abgespalten .
Verbindung 9
Figure imgf000033_0001
Eine entgaste Lösung von JD01-5 (498 mg, 1.20 mmol) und Me3Sn-Fu- DCV (810 mg, 2.64 mmol) in Dioxan (20 mL) wurde unter Argon mit Bis- (tri-tert-butylphosphin) -palladium (31 mg, 0.060 mmol) versetzt und 16 h bei 70 °C gerührt. Filtration lieferte einen violetten Feststoff (610 mg, 1.13 mmol, 94%) . Anschließend wird die Boc-Schutzgruppe abgespalten.
Erfindungsgemäße Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und die
Vergleichsverbindung VI sind in Tabelle 1 dargestellt:
Tabelle 1
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000035_0001
Die spektralen Daten verschiedener erfindungsgemäßer Verbindungen und einer Vergleichsverbindung VI sind in Tabelle 1 dargestellt . Die spektralen Daten beziehen sich auf 30 nm dicke Vakuumauf dampf schichten auf Quarzglas .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert . Dabei zeigen :
Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements im Querschnitt ;
Fig . 2 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung ( 1 ) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement ;
Fig . 3 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (2) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (3) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (4) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (6) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (9) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (10) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 9 eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (13) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 10 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungskurve, der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (14) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungskurve, der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung (15) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement;
Fig. 12 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungskurve, der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung ( 16 ) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement ; und
Fig . 13 eine graphische Darstellung der Strom-Spannungs kurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ- Zelle mit der Verbindung ( 17 ) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement .
Aus f ührungsbei spi eie
Fig . 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements im Querschnitt . Das optoelektronische Bauelement weist dabei mindestens eine chemische Verbindung der allgemeinen Formel I auf .
Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement weist ein Schichtsystem 7 auf , wobei zumindest eine Schicht des Schichtsystems 7 eine erfindungsgemäße Verbindung der allgemeinen Formel I aufweist .
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement ein organisches optoelektronisches Bauelement , bevorzugt eine organische Solarzelle , ein OFET , eine OLED oder ein organischer Photodetektor . In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle .
Das optoelektronische Bauelement umfasst eine erste Elektrode 2 , eine zweite Elektrode 6 und ein Schichtsystem 7 , wobei das Schichtsystem 7 zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 6 angeordnet ist . Dabei weist mindestens eine Schicht des Schichtsystems 7 mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung der allgemeinen Formel I auf .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das optoelektronische Bauelement ein Schichtsystem 7 mit mindestens einer photoaktiven Schicht 4 auf , bevorzugt eine lichtabsorbierende photoaktive Schicht 4 , wobei die mindestens eine photoaktive Schicht 4 die mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist . In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Schichtsystem 7 mindestens zwei photoaktive Schichten 4 auf , bevorzugt mindestens drei photoaktive Schichten 4 , oder bevorzugt mindestens vier photoaktive Schichten 4 .
In einem Ausführungsbeispiel weist die organische Solarzelle ein Substrat 1 auf , z . B . aus Glas , auf dem sich eine Elektrode 2 befindet , die z . B . ITO umfasst . Darauf angeordnet ist das Schichtsystem 7 mit einer elektronentransportierenden Schicht 3 ( ETL ) sowie einer photoaktiven Schicht 4 mit mindestens einer erfindungsgemäßen Verbindung , einem p-leitenden Donor-Material , und einem n-leitenden Akzeptor-Material , z . B . C60 Bulleren, entweder als flacher Heteroübergang (planar heteroj unction) oder als Volumenheteroübergang (bulk hetero unctions ) . Darüber angeordnet befindet sich eine p-dotierte Lochtransportschicht 5 ( HTL ) , und eine Elektrode 6 aus Gold oder Aluminium .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die photoaktive Schicht 4 als Mischschicht aus der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung und mindestens einer weiteren Verbindung, oder als Mischschicht der mindestens einen erfindungsgemäßen Verbindung und mindestens zwei weiteren Verbindungen ausgebildet , wobei die Verbindungen Absorbermaterialien sind .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement als Tandemzelle , Tripelzelle oder Mehrfachzelle ausgebildet . Dabei sind zwei oder mehr photoaktive Schichten 4 übereinandergestapelt , wobei die photoaktiven Schichten 4 aus gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien oder Materialmischungen aufgebaut sind .
Die Herstellung des Schichtsystems , insbesondere einzelner Schichten, eines erfindungsgemäßen Bauelements kann durch Verdampfen der Verbindungen im Vakuum, mit oder ohne Trägergas oder prozessieren einer Lösung oder Suspension, wie zum Beispiel beim Coaten oder Drucken geschehen . Einzelne Schichten können ebenso durch Sputtern auf getragen werden . Vorteilhaft ist die Herstellung der Schichten durch Verdampfen im Vakuum, wobei das Trägersubstrat erwärmt sein kann .
Die chemische Verbindung der allgemeinen Formel I weist folgende Struktur auf :
Figure imgf000039_0001
mit Al und A2 j eweils eine elektronenziehende Gruppe , mit den Parametern n, m, o , p j eweils unabhängig voneinander 0 , 1 oder 2 , wobei zumindest o oder p mindestens 1 ist , mit Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder nicht-substituiertem heterocyclischen 5 -Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol , Thiazol , Oxadiazol und Thiadiazol , wobei der heterocyclische 5 -Ring mit einem oder zwei weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert sein kann, mit VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder nicht-substituiertem heterocyclischen 5 -Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol , Thiazol , Oxadiazol und Thiadiazol , wobei der heterocyclische 5 -Ring mit einem oder zwei weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert sein kann, und mit D ausgebildet als annellierte aromatische Einheit aus linear konj ugierten 5- und/oder 6-Ringen
Figure imgf000039_0002
mit K aus einem, zwei oder drei substituierten oder nicht- substituierten, homo- oder heterocyclischen aromatischen 5-Ringen oder 6-Ringen, wobei K einen endständigen 5 -Ring aufweist , mit L aus einem substituierten oder nicht-substituierten heterocyclischen aromatischen 5-Ring, mit M aus einem oder zwei substituierten oder nicht-substituierten, homo- oder heterocyclischen aromatischen 5 Ringen oder 6-Ringen mit mindestens einem homocyclischen 6-Ring, wobei M einen endständigen 6-Ring aufweist.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeichnen sich durch eine besonders hohe Absorption in einem breiten Spektrum des sichtbaren Lichts aus, was sich auch in den hohen Werten für die Halbwertsbreite wiederspiegelt (siehe Tabelle 1) , die insbesondere das kurzwellige Licht im Bereich von 400 nm bis 600 nm effektiver nutzen. Durch die erfindungsgemäßen Verbindungen ist es möglich organische Solarzellen mit einer verbesserten Effizienz herzustellen.
Zur Charakterisierung der erfindungsgemäßen Verbindungen sind der Füllfaktor, die Leerlauf Spannung und Kurzschlussstrom aufgelistet, die aus der Strom- Spannungs-Kennlinie entnommen werden.
Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Strom-Spannungskurve, der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BH J-Zelle mit der Verbindung (1) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom-Spannungs kurve enthält Kennzahlen, welche die erfindungsgemäße organische Solarzelle kennzeichnen. Die wichtigsten Kennzahlen sind hierbei der Füllfaktor FF, die Leerlauf Spannung Uoc und der Kurzschlussstrom Jsc.
Die Strom- Spannungskurve einer BH J-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / Verbindung ( 1 ) : C60 (30nm, 3:2, 50°C) / NHT169 (lOnm) / NHT169:NDP9 (30nm, 10,3 wt% NDP9) / NDP9 (Inm) / Al (lOOnm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht 4 einen Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BH J) umfasst. ITO dient dabei als Elektrode 2, und das benachbarte Fulleren C60 als Elektronentransportschicht (ETL) 3, daran schließt sich die photoaktive Schicht 4 mit C60 als Elektronenakzeptormaterial und dem jeweiligen Absorber an, gefolgt von NHT169 als Lochtransportschicht (HTL) 5 und mit NDP9 (Novaled AG) dotiertem NHT169, gefolgt von einer Elektrode 6 aus Aluminium. Dabei ist ITO Indiumzinnoxid, NDP9 ein kommerzieller p-Dotand der Novaled GmbH, und NHT169 ein kommerzieller Lochleiter der Novaled GmbH.
Erfindungsgemäß enthält ein halbleitendes Bauelement zumindest eine Schicht in einem Schichtsystem mit einer Verbindung der allgemeinen Formel I. Die Parameter der Zelle wurden unter AMI .5 Beleuchtung gemessen (AM = Air Mass; AM = 1,5 bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m2 ; AM = 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen) .
In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (1) beträgt der Füllfaktor FF 62,9 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0, 99 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,2 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (1) beträgt 6, 97%.
Verbindung (1) zeigt eine Absorption über einen Spektralbereich von 450 bis 660 nm. Die OD von 0,56 und ein Absorptionsintegral von 113 sind überraschend hoch für eine Absorption in diesem Spektralbereich (siehe Tabelle 1) . Vorteilhafterweise zeigt Verbindung (1) ein weitgehend ideales Verhalten eines Absorbers im Blaubereich .
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BH J-Zelle mit der Verbindung (2) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 2. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (2) beträgt der Füllfaktor FF 61,2 %, die Leerlauf Spannung Uoc 1,0 V und der Kurzschlussstrom Jsc 12,4 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (2) beträgt 7,59%. Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BH J-Zelle mit der Verbindung (3) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BH J-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / Verbindung ( 3 ) : C60 (30nm, 3:2, 50°C) / NHT049 (lOnm) / NHT049:NDP9 (30nm, 10 wt% NDP9) / NDP9 (Inm) / Al (lOOnm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht 4 einen Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BH J) umfasst. Dabei ist ITO Indiumzinnoxid, NDP9 ein kommerzieller p-Dotand der Novaled GmbH, und NHT049 ein kommerzieller Lochleiter der Novaled GmbH. Die Parameter der Zelle wurden unter AMI .5 Beleuchtung gemessen (AM = Air Mass; AM = 1,5 bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m2 ; AM = 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen) .
In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (3) beträgt der Füllfaktor FF 59,7 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,86 V und der Kurzschlussstrom Jsc 10,4 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (3) beträgt 5,34%.
Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BH J-Zelle mit der Verbindung (4) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (4) beträgt der Füllfaktor FF 47, 6 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,98 V und der Kurzschlussstrom Jsc 10,5 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (4) beträgt 4 , 90% . Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (6) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (6) beträgt der Füllfaktor FF 60,8 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,83 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,5 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (6) beträgt 5,80%.
Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (9) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (9) beträgt der Füllfaktor FF 51, 6 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,85 V und der Kurzschlussstrom Jsc 9,7 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (9) beträgt 4,25%.
Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (10) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (10) beträgt der Füllfaktor FF 47,0 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,93 V und der Kurzschlussstrom Jsc 10,4 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (10) beträgt 4 , 55% .
Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BH J-Zelle mit der Verbindung (13) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (13) beträgt der Füllfaktor FF 63,1 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0, 96 V und der Kurzschlussstrom Jsc 12,5 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (13) beträgt 7 , 57% .
Fig. 10 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (14) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle mit dem Aufbau: ITO / C60 (15 nm) / Verbindung ( 14 ) : C60 (30nm, 1:1, 50°C) / NHT049 (lOnm) / NHT049:NDP9 (30nm, 10 wt% NDP9) / NDP9 (Inm) / Al (lOOnm) wurde bestimmt, wobei die photoaktive Schicht 4 einen Volumenheteroübergang (bulk heterojunction - BHJ) umfasst. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (14) beträgt der Füllfaktor FF 53,1 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0, 97 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,8 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (14) beträgt 6,08%.
Fig. 11 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (15) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle. Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (15) beträgt der Füllfaktor FF 51,3 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,96 V und der Kurzschlussstrom Jsc 12,4 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (15) beträgt 6,11%.
Fig. 12 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (16) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (16) beträgt der Füllfaktor FF 53,5 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,95 V und der Kurzschlussstrom Jsc 10,2 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (16) beträgt 5 , 18% .
Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung der Strom- Spannungskurve , der spektralen externen Quantenausbeute und des Füllfaktors einer BHJ-Zelle mit der Verbindung (17) , gemessen an einem organischen optoelektronischen Bauelement. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle.
Die Strom- Spannungskurve einer BHJ-Zelle wurde bestimmt, der Aufbau entspricht dabei dem in Fig. 4. In dem optoelektronischen Bauelement mit Verbindung (17) beträgt der Füllfaktor FF 56,5 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0,94 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11,0 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer Solarzelle, mit der Verbindung (17) beträgt 5,84%.
Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen sich in den Ausführungsbeispielen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen weisen nicht nur verbesserte Absorptionseigenschaften auf , sondern auch geeignete Ladungstransporteigenschaften . Die experimentellen Daten der erfindungsgemäßen Verbindungen mit den Absorptionseigenschaften und den in organischen Solarzellen gemessenen Strom-Spannungsverläufen belegen, dass diese Verbindungen für die Anwendung in organischen Solarzellen sowie anderen organischen optoelektronischen Bauelementen sehr gut geeignet sind . Damit können insbesondere vorteilhafte Mehrfachzellen ( Tandem-/Tripel-/ Qadrupel-/ oder Multi j unction- Zellen ) hergestellt werden .
Es konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass viele Derivate der erfindungsgemäßen Verbindungen auch rückstandsfrei im Vakuum ohne Zersetzung verdampfbar sind .

Claims

46 Patentansprüche
1 . Chemische Verbindung der allgemeinen Formel ( I )
Figure imgf000047_0001
mit Al und A2 j eweils eine elektronenziehende Gruppe , mit den Parametern n, m, o , p j eweils unabhängig voneinander 0 , 1 oder 2 , wobei zumindest o oder p mindestens 1 ist , mit Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder nicht-substituiertem heterocyclischen 5 -Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol , Thiazol , Oxadiazol und Thiadiazol , wobei der heterocyclische 5 -Ring mit einem oder zwei weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert sein kann, mit VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder nicht-substituiertem heterocyclischen 5 -Ring ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Pyrrol , Thiophen, Pyrazol , Imidazol , Oxazol , Thiazol , Oxadiazol und Thiadiazol , wobei der heterocyclische 5 -Ring mit einem oder zwei weiteren substituierten oder nicht-substituierten homo- oder heterocyclischen, aromatischen 5 -Ring oder 6-Ring annelliert sein kann, und mit D ausgebildet als annellierte aromatische Einheit aus linear konj ugierten 5- und/oder 6-Ringen
Figure imgf000047_0002
mit K aus einem, zwei oder drei substituierten oder nichtsubstituierten, homo- oder heterocyclischen aromatischen 5-Ringen oder 6-Ringen, wobei K einen endständigen 5 -Ring aufweist , mit L aus einem substituierten oder nicht-substituierten heterocyclischen aromatischen 5-Ring , 47 mit M aus einem oder zwei substituierten oder nicht-substituierten, homo- oder heterocyclischen aromatischen 5 Ringen oder 6-Ringen mit mindestens einem homocyclischen 6-Ring, wobei M einen endständigen 6-Ring aufweist .
2 . Chemische Verbindung nach Anspruch 1 , wobei K aus ein, zwei oder drei substituierten oder nicht-substituierten Furanen, Pyrrolen und/oder Thiophenen gebildet ist , wobei L ein substituiertes oder nicht-substituiertes Pyrrol
Figure imgf000048_0001
wobei * die Anknüpfungen an die Gruppe K und ** die Anknüpfungen an die Gruppe M bezeichnen, wobei RI H, Alkyl oder Aryl ist , bevorzugt Ethyl , Propyl , iso- Propyl , Butyl , iso-Butyl , oder tert-Butyl , und wobei M ein substituierter oder nicht-substituierter homocyclischer oder heterocyclischer , aromatischer 6-Ring ist , wobei bevorzugt mindestens ein C-Atom durch N ersetzt ist , insbesondere bevorzugt ist M ein substituierter oder nichtsubstituierter Phenyl-Ring .
3 . Chemische Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 , wobei K ein substituiertes oder nicht-substituiertes Furan, Pyrrol oder Thiophen, oder zwei substituierte oder nicht-substituierte Furane und/oder Thiophene ist , bevorzugt ist K ein substituiertes oder nicht-substituiertes Furan oder Thiophen, wobei L ein substituiertes oder nicht-substituiertes Pyrrol
Figure imgf000048_0002
ist , 48 wobei * die Anknüpfungen an die Gruppe K und ** die Anknüpfungen an die Gruppe M bezeichnen, wobei RI H oder Alkyl ist , bevorzugt Ethyl , Propyl , iso-Propyl , Butyl , iso-Butyl , oder tert-Butyl , und wobei M ein substituierter oder nicht-substituierter Phenyl-Ring ist .
4 . Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei Al und A2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000049_0001
wobei CN zumindest teilweise durch F substituiert sein kann, wobei bevorzugt Al gleich A2 ist .
5 . Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
Figure imgf000049_0002
Figure imgf000050_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen D, Ul, U2, Al, oder A2 bezeichnet, wobei Yi und Zi unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: O, S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt O oder S, wobei i unabhängig voneinander ausgewählt sind aus N und C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt sind VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt aus
Figure imgf000050_0002
wobei Yi unabhängig ausgewählt ist aus O, S, und N(R6) , mit R6 ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht- substituiert, bevorzugt Alkyl oder Aryl,
Zi unabhängig ausgewählt ist aus S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt Alkyl oder Aryl, wobei i unabhängig ausgewählt ist aus N oder C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl oder Aryl, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt H, Halogen, und Alkyl.
6. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
Figure imgf000051_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen D, VI, V2, Al, oder A2 bezeichnet, wobei Yi und Zi unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: O, S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt O oder S, wobei i unabhängig voneinander ausgewählt sind aus N und C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl, substituiert oder nicht-substituiert, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt sind Ul und U2 unabhängig voneinander ausgewählt aus
Figure imgf000052_0001
wobei Yi unabhängig ausgewählt ist aus O, S, und N(R6) , mit R6 ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nichtsubstituiert, bevorzugt Alkyl oder Aryl, Zi unabhängig ausgewählt ist aus S und N(R6) , mit R6 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert , bevorzugt Alkyl oder Aryl, i unabhängig ausgewählt ist aus N oder C-R7, mit R7 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl, OAlkyl, SAlkyl oder Aryl, 2 und 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, OR', SR', NR'2 mit R' ausgewählt aus H, Alkyl, oder Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, bevorzugt H, Halogen, und Alkyl.
7. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei n und p 0 sind und o 1 ist, und VI und V2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe:
Figure imgf000052_0002
mit Yl ausgewählt aus O und S, mit 2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und C-R9 mit R9 ausgewählt aus H, Halogen, Alkyl, substituiert oder nicht- substituiert, mit 3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und C-R10 mit RIO ausgewählt H, Halogen, Alkyl, substituiert oder nichtsubstituiert, wobei bevorzugt VI und V2 jeweils ein substituiertes oder nichtsubstituiertes Furan oder Thiophen sind.
8. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ul, U2, VI und VI kein substituierter oder nichtsubstituierter Phenyl-Ring sind, oder Ul und U2 Furan oder Thiophen sind und VI und V2 Furan oder Thiophen sind.
9. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei n, m, o, und p jeweils 1 sind, oder n und p 1 sind und m und o 0 sind, oder n oder p 1 sind und m oder o 1 sind, oder zumindest o oder p 1 ist und n 0 und m 1 oder n 1 und m 0 sind, oder n und m 0 sind.
10. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die chemische Verbindung die allgemeine Formel (II) aufweist
Figure imgf000053_0001
mit XI und X2 unabhängig voneinander ausgewählt aus 0, S und N-R3 mit R3 unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, und Aryl, substituiert oder nicht-substituiert, mit R2 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt aus H, Alkyl oder OAlkyl, und mit RI und R6 unabhängig voneinander ausgesucht aus H, Alkyl oder OAlkyl, wobei bevorzugt RI, R2, R5 und R6 H sind, und/oder wobei bevorzugt XI gleich X2 ist.
11. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei D die allgemeine Formel (III) aufweist 53
Figure imgf000054_0001
mit Rll H oder Alkyl, mit R12, R13 und R14 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, F, Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, und Aryl, wobei X O, S oder N-R ist mit R H oder Alkyl, und T O, S oder N-R ist mit R H oder Alkyl ist.
12. Chemische Verbindung nach Anspruch 10, wobei X N-R ist mit R H oder Alkyl, und T O oder S ist.
13. Chemische Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Figure imgf000054_0002
Verbindung 2 54
Figure imgf000055_0001
Verbindung 7 55
Figure imgf000056_0001
Verbindung 10
Figure imgf000056_0002
Verbindung 12 56
Figure imgf000057_0001
Verbindung 16
Figure imgf000057_0002
Verbindung 17
14 . Optoelektronisches Bauelement mit einem Schichtsystem umfassend eine Elektrode , eine Gegenelektrode und mindestens eine photoaktive Schicht , wobei die mindestens eine photoaktive Schicht 57 eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist , bevorzugt ist das optoelektronische Bauelement eine organische Solarzelle , ein OFET , eine OLED oder ein organischer Photodetektor .
15 . Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem optoelektronischen Bauelement , bevorzugt als Absorbermaterial in einer photoaktiven Schicht des optoelektronischen Bauelements .
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