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，其结构如通式(I)所示。本发明专利技术所述的有机化合物结构简单易合成，将所述有机化合物作为活性层受体材料应用于有机电子器件中时，器件具有较高的光电转化效率。化效率。

【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]本专利技术涉及有机半导体材料领域，尤其涉及一种化合物及其在有机电子器件中的应用，特别是在有机光伏器件(OPV)中的应用。

技术介绍

[0002]太阳能作为全球储量最大的可再生清洁能源，具有环境友好特性，基于太阳能发电的光伏技术已成为人类可再生能源技术的重要组成部分，是解决中国乃至全球能源供应不足的有效途径。近年来，国家将促进能源生态与文明的建设持续发展放在突出战略性的位置，积极推进一次能源的生产和消费的革命成为可再生能源社会发展的一项核心战略任务。有机太阳能技术具有低成本、绿色无毒、高效率、柔性、彩色半透明、可采用低温溶液法大面积印刷制备等特点，是当前可应用于可穿戴电子设备、物联网、电子价签、建筑光伏一体化、新能源汽车等场景的理想光电转换技术，拥有广阔的市场前景。
[0003]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、阴极缓冲层和阴极。其中活性层一般包含给体材料和受体材料。其工作原理为：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。由上可知，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]有机太阳能电池发展的早中期，以PC61BM和PC71BM为代表的富勒烯及其衍生物，由于其具有高的电子亲和势、各向同性的电子传输能力和高的电子迁移率，在电子受体材料中占据了统治地位，这一阶段通常被称为富勒烯时代。然而，富勒烯受体分子结构的局限性导致其可见光区吸收较弱，能级可调性差，限制了有机太阳能电池的效率提升。近年来，非富勒烯受体材料的出现，从一定程度上克服了富勒烯受体的不足，大大提升了器件的光电转换效率，推动了有机太阳能电池领域的发展。现有的非富勒烯受体材料大多采用大稠环核心，如ITIC、Y6等结构，虽然表现出优异的器件性能，但是结构合成复杂、合成路线太长、反应产率低，合成成本高，严重限制了有机太阳能电池产业化的发展。
[0005]因此，需要开发出新型高效率、易合成的有机太阳能电池非富勒烯受体材料，推动有机太阳能电池产业化的发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种有机化合物，其结构简单易合成，可作为小分子受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。
[0007]为实现本专利技术的目的，所提供的技术解决方案为：
[0008]一种有机化合物，具有如通式(I)所示的结构：
[0009][0010]其中：
[0011]Ar1、Ar2独立选自取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、或取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团；
[0012]Y选自CR9R
10
或SiR9R
10
；
[0013]R1‑
R
10
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原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、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原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、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、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I、取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
[0014]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。
[0015]相应的，本专利技术还提供一种组合物，包括上述有机化合物或混合物及至少一种有机溶剂。
[0016]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，所述功能层材料包含上述有机化合物或上述混合物。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0018](1)按照本专利技术所述的有机化合物，选自非稠环核心的非富勒烯受体材料，结构简单易合成，其作为有机太阳能电池光活性层受体材料应用于电子器件中时，表现出优异的光电转换性能；
[0019](2)本专利技术所述的有机化合物为非对称结构，其具有较高的分子偶极矩，增强了分子间的电荷转移，从而提高了材料电荷传输能力；
[0020](3)本专利技术所述的化合物通过S
‑
O共价键调控分子形貌，提高分子的刚性和平面性；共面主链促进分子间的相互作用有利电荷传输的π
‑
π堆叠。
具体实施方式
[0021]本申请提供的一种有机化合物，混合物、组合物及其在有机电子器件中的应用，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：其中：Ar1、Ar2独立选自取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、或取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团；Y选自CR9R
10
或SiR9R
10
；R1‑
R
10
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原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、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原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、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、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I、取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。2.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于：所述有机化合物选自通式(II
‑
1)或(II
‑
2)所示的结构：2)所示的结构：其中：R
11
‑
R
12
选自：具有1至20个C原子的直链烷基，或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基；R
11
‑
R
12
无取代或者被一个或多个氘取代。3.根据权利要求2所述的有机化合物，其特征在于：R5、R6、R7、R8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原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、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原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基，或上述基团组合形成的基团。4.根据权利要求2所述的有机化合物，其特征在于：R6选自：具有1至12个C原子的直链烷基、或具有3至12个...

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