一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用。本发明专利技术提供的有机化合物可作为小分子给体材料应用于有机太阳能电池中，从而提高了器件的光电转换效率。按照本发明专利技术的提供有机太阳能电池可以在各种设备中的应用，包含，但不限于，汽车和建筑集成光伏(BIPV)、电子价签、室内光伏、物联网、智慧农业等等。智慧农业等等。

【技术实现步骤摘要】
一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用


[0001]本专利技术涉及一种光电材料，特别是一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用。

技术介绍

[0002]有机太阳能电池(Organic Solar Cells,OPV)因其成本低、质量轻、制备工艺简单及可大面积柔性制备等优势备受全球广泛关注。有机太阳能电池一般由五部分组成：阳极、阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲和阴极。其中活性层一般包含给体材料和受体材料。根据给体材料的不同，有机太阳能电池可分为聚合物有机太阳能电池和小分子有机太阳能电池。相比于聚合物材料，小分子材料具有能级可调、合成简便、加工成本低和易提纯等优点，避免了聚合物因合成批次不同、器件结果重现性不能保证的缺点，因而，近年来小分子有机太阳能电池受到越来越多的关注。
[0003]有机太阳能电池的发光原理是：当太阳光透过透明基底和电极入射到活性层后，给受体材料吸收大于其带隙能量的光子，电子从最高占据分子轨道(HOMO)被激发跃迁至最低未占据分子轨道(LUMO)，同时在HOMO处产生对应的空穴。由于有机材料的相对介电常数较小，此时的电子与空穴以束缚态的激子状态存在。之后，激子扩散到给受体界面处，在能级差的驱动下，激子发生解离，实现电荷分离。随后，在内建电场的作用下，自由的空穴和电子分别沿着给体和受体材料的连续通道传输到达阳极和阴极处，被电极收集而输出到外电路形成电流。因此，活性层材料的选择对于有机太阳能电池器件的效率至关重要。
[0004]2013年李永舫等人在基于苯并二噻吩单元为主链的基础上，将茚苯二酮作为端基合成了DO2，与PC70BM共混获得6.75％的效率(DOI:10.1021/cm400782q)。2014年，陈永胜等人基于带有烷硫基侧链的苯并二噻吩单元设计了DR3TSBDT，基于其与PC71BM共混的器件实现了9.95％的效率(DOI:10.1021/ja509703k)。但是目前电子给体材料的有机太阳能电池器件的光转化效率还是不够高，急需新型的电子给体材料，以推动有机太阳能产业化进程。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种有机化合物，作为小分子给体材料应用于有机太阳能电池中，以提高器件的光电转化效率。
[0006]实现本专利技术的目的具体的解决技术方案如下：
[0007]一种有机化合物，具有如通式I所示的结构：
[0008][0009]通式中：L每次出现，独立选自通式I
‑
1结构：
[0010][0011]A每次出现，独立选自通式I
‑
2结构：
[0012][0013]*表示连接位点；
[0014]X每次出现，独立选自O、S、SO2、CR5R6、GeR5R6、SiR5R6或NR5；
[0015]R1‑
R
11
分别独立地选自：
‑
H、
‑
D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的烷氧基、具有1至20个C原子的硫代烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的烷氧基、具有3至20个C原子的硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、胺基、
‑
CF3、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I、取代或未取代的具有2
‑
20个碳原子的烯基、取代或未取代的具有6至50个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至50个环原子的杂芳香基团、具有6至50个环原子的芳氧基、具有5至50个环原子的杂芳氧基，或上述基团组合形成的基团；
[0016]n选自1、2或3。
[0017]相应的，本专利技术还提供一种混合物，包括上述有机化合物及至少一种有机功能材料，所述有机功能材料选自阳极缓冲层材料，阴极缓冲层材料，活性层给体材料，或活性层受体材料。
[0018]相应的，本专利技术还提供一种电子给体材料，所述电子给体材料选如上所述的有机化合物或混合物。
[0019]相应的，本专利技术还提供一种有机电子器件，包括至少一功能层，所述功能层材料选用上述有机化合物或上述混合物。
[0020]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：本专利技术提供的有机化合物以吲哚咔唑为给体单元，以结构式(I
‑
2)为受体单元，以结构式(I
‑
1)为Π连接单元，形成基于A
‑
Π
‑
D
‑
Π
‑
A的小分子给体材料的结构，使得化合物具有较好的平面性，在薄膜状态下分子间能形成很好的Π
‑
Π堆积作用，使其具有好的电荷传输性能和吸光吸能，从而提高了器件的光电转换效率。
具体实施方式
[0021]为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0022]本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列
项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，在本申请中，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。
[0023]在本专利技术中，有机光伏器件、有机太阳能电池具有相同的含义，可以互换。
[0024]在本专利技术中，芳香基团，芳香族，芳香环系具有相同的含义，可以互换。
[0025]在本专利技术中，杂芳香基团，杂芳香族，杂芳香环系具有相同的含义，可以互换。
[0026]在本专利技术中，“杂原子”为非碳原子，可以为N原子、O原子、S原子等。
[0027]在本专利技术中，“取代”表示被取代基中的一个或多个氢原子被取代基所取代。
[0028]在本专利技术中，同一取代基多次出现时，可独立选自不同基团。如通式含有多个R，则R可独立选自不同基团。
[0029]在本专利技术中，“取代或未取代”表示所定义的基团可以被取代，也可以不被取代。当所定义的基团为被取代时，应理解为所定义的基团可以被一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机化合物，其特征在于：具有如通式I所示的结构：通式中：L每次出现，独立选自通式I
‑
1结构：A每次出现，独立选自通式I
‑
2结构：*表示连接位点；X每次出现，独立选自O、S、SO2、CR5R6、GeR5R6、SiR5R6或NR5；R1‑
R
11
分别独立地选自：
‑
H、
‑
D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的烷氧基、具有1至20个C原子的硫代烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的烷氧基、具有3至20个C原子的硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、胺基、
‑
CF3、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I、取代或未取代的具有2
‑
20个碳原子的烯基、取代或未取代的具有6至50个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至50个环原子的杂芳香基团、具有6至50个环原子的芳氧基、具有5至50个环原子的杂芳氧基，或上述基团的组合形成的基团；n选自1、2或3。2.根据权利要求1所述的一种有机化合物，其特征在于：R1‑
R6分别独立地选自：
‑
H、
‑
D、具有1至20个C原子的直链烷基、或具有3至20个C原子的支链、氰基、异氰基、羟基、硝基、
‑
CF3、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I，或上述基团组合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立清，杨曦，裘伟明，张静，
申请(专利权)人：广州追光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：