[發(fā)明專利]一種苝二酰亞胺非富勒烯受體材料及其應用

有效

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• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113045590B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 彭強;徐小鵬;張美靈
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C07D519/00
• 分類號: C07D519/00;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明提供了一種苝二酰亞胺非富勒烯受體材料及其應用，該非富勒烯受體材料的核心單元為3,3?聯噻吩或4,4?聯噻唑，該非富勒烯受體材料具有合成簡單，生產成本低的優(yōu)點，具有較好的三維空間結構，該材料中苝二酰亞胺分子構型發(fā)生強烈的扭轉，可有效抑制苝二酰亞胺的自聚集，解決現有的受體材料易自聚的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于非富勒烯受體材料技術領域，具體涉及一種苝二酰亞胺非富勒烯受體材料及其應用。

背景技術

有機太陽能電池因為其質量輕、成本低、柔性好，可實現大面積制備等優(yōu)點，受到了廣泛的關注。近年來，非富勒烯受體的出現，不僅彌補了富勒烯受體在光吸收方面的缺陷，而且能夠很方便地進行化學修飾，使非富勒烯有機太陽能電池獲得了高的光電轉換效率，促進了太陽能電池的進一步發(fā)展。苝二酰亞胺受體材料可以從相對便宜的原始材料中合成，其光電性質易于調控，并且具有很強的自組裝特性、良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，以及較高的電子親和能。苝二酰亞胺分子溶解性、能級、光吸收和分子的自組裝能力可以通過在中間核和苝二酰亞胺胺位的氮原子、背位和肩位進行修飾。

在苝二酰亞胺的研究中發(fā)現，苝二酰亞胺具有強的聚集，導致共混膜的相分離尺寸較大，不利于器件的光伏性能。

發(fā)明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種苝二酰亞胺非富勒烯受體材料及其應用，該苝二酰亞胺非富勒烯受體材料可有效解決現有的受體材料存在的易自聚的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種苝二酰亞胺非富勒烯受體材料，苝二酰亞胺非富勒烯受體材料具有式I或式II所示結構：

進一步地，式I和式II中PDI的結構如式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ或式Ⅵ所示：

其中，R和R₁為C₁-C₁₂的直鏈或支鏈烷基。

進一步地，式I和式II中的PDI具體分子結構為式Ⅳ中的苝二酰亞胺衍生物基團。

進一步地，R和R₁為C₁-C₆的直鏈烷基。

進一步地，苝二酰亞胺非富勒烯受體材料結構如式Ⅶ、Ⅷ所示：

苝二酰亞胺非富勒烯受體材料在有機太陽能電池中的應用。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明中以3,3-聯噻吩或4,4-聯噻唑為核心的非富勒烯受體材料具有合成簡單，生產成本低的優(yōu)點；該非富勒烯受體材料具有較好的三維空間結構，該材料中苝二酰亞胺分子構型發(fā)生一定程度的扭轉，可有效抑制苝二酰亞胺的自聚集，有助于優(yōu)化有機太陽能電池活性層的形貌；該受體材料通過核心單元電負性的調整，可以有效調節(jié)受體材料的吸收、能級等光電性質；中間核3,3-聯噻吩或4,4-聯噻唑結構的改變，可以調節(jié)目標受體材料的扭曲角，從而調節(jié)分子結晶性，優(yōu)化有機太陽能電池活性層的相分離形貌，促進電荷分離，并有效抑制電荷復合，降低能量損失，從而優(yōu)化有機太陽能電池的光電性能。

附圖說明

圖1為實施例1和實施例2中的苝二酰亞胺受體材料進行理論模擬計算得到的空間幾何結構；

圖2為苝二酰亞胺受體材料在氯仿溶液中的紫外-可見吸收光譜；

圖3為苝二酰亞胺受體材料為薄膜狀態(tài)下的紫外-可見吸收光譜；

圖4為基于苝二酰亞胺受體材料所制備的聚合物有機太陽能電池的電流密度-電壓(j-v)曲線圖。

具體實施方式