一种基于苯并酰亚胺的受体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于苯并酰亚胺的受体材料及其制备方法与应用。本发明专利技术中基于苯并酰亚胺的受体材料的化学式如式I所示，其中，R选自取代或未取代的C

【技术实现步骤摘要】
一种基于苯并酰亚胺的受体材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光伏材料
，具体涉及一种基于苯并酰亚胺的受体材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前主要的绿色、清洁能源包括太阳能、生物能、地热能、海洋能等，其中太阳能资源储量丰富、安全可靠、绿色无污染。有机光伏电池(简称OPV)可将太阳能转化为电能，且具有质轻、颜色可调和可卷对卷打印生产等优点，因此制备价廉、高效、大面积的OPV一直是人们追求的目标，在全球学术界和工业界受到广泛的关注。随着高效光伏材料和诸如界面工程、溶剂工程和添加剂工程等技术的迭代升级，聚合物给体和非富勒烯小分子受体(SMAs)的体异质结(BHJ)OPV在降低成本和提高效率方面表现出很大的潜力，其中，受体材料可影响其应用的OPV的光电转换效率(PCE)。然而目前，受体材料的种类较为单一，一定程度上限制了太阳能电池的应用和发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种新型的基于苯并酰亚胺的受体材料，在太阳能电池中有良好的应用前景。
[0004]本专利技术还提出一种基于苯并酰亚胺的受体材料的制备方法。
[0005]本专利技术还提出一种光伏器件用活性材料。
[0006]本专利技术还提出一种光伏器件。
[0007]本专利技术还提出一种光伏器件的制备方法。
[0008]本专利技术还提出了上述基于苯并酰亚胺的受体材料的应用。
[0009]本专利技术的第一方面，提出了一种基于苯并酰亚胺的受体材料，其化学式如式I所示：
[0010][0011]其中，R选自取代或未取代的C
1～30
的烷基、取代或未取代的C
1～30
的烷氧基、取代或未取代的C
2～30
的烯基、取代或未取代的C
2～30
的炔基、取代或未取代的C
6～30
的芳基；
[0012]A1和A2独立地选自取代或未取代的C
6～30
的芳基、取代或未取代的C
6～30
的杂芳基、取代或未取代的C
8～30
的稠合芳基的环状基团、取代或未取代的C
6～30
的稠合杂芳基的环状基
团、取代或未取代的C
4～30
的杂环基。
[0013]根据本专利技术实施例的基于苯并酰亚胺的受体材料，至少具有以下有益效果：
[0014]本专利技术中的基于苯并酰亚胺的受体材料(简称DTP
‑
4X)是一种新型受体材料，是一种苯并酰亚胺双苯并噻二唑稠环非富勒烯受体材料，将其应用于太阳能电池中，所得太阳能电池的短路电流大、光电转化效率高。具体地，所述基于苯并酰亚胺的受体材料中两个苯并酰亚胺吸电子能力较强的受体基团可以使受体的HOMO水平更低。同时，引入大π共轭核的平面分子构象有利于增强分子间π
‑
π相互作用。将包括该受体材料的活性层制备OPV，可极大地提高了器件电荷分离与传输效率，实现了效率超过17％的有机太阳能电池，对制备大面积、高效率电池器件具有重要意义。
[0015]三元策略同时兼顾了单异质结电池的简单工艺和叠层器件对光子较强的捕获能力，是提升有机太阳能电池性能行之有效的方法之一，各组分材料间的相互作用(如受体和给体间的匹配性等)对器件性能的影响十分重要。将本专利技术中的基于苯并酰亚胺的受体材料作为第三组分应用于三元有机光伏电池器件(如三元OPV)中，能够有效提高包括该受体材料的太阳能电池的开路电压和光电转化效率，该受体材料可与给体材料(如传统的给体)相配合得到的活性层，在紫外
‑
可见区域(600
‑
900nm)具有更强的吸收，且与常见给体的LUMO能级差更小，匹配度更优，有利于调控太阳能电池活性层的微观膜形貌，从而可有效提高大面积有机光伏电池器件的能量转换效率。以所述基于苯并酰亚胺的受体材料作为第三组分应用于三元有机光伏电池器件中，所得其器件效率明显比二元材料体系器件的效率高，开路电压Voc、填充因子FF、短路电流Jsc均得到明显提高，获得了更高的光电转化效率。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于苯并酰亚胺的受体材料为固体。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述R选自取代或未取代的C
1～15
的烷基、取代或未取代的C
1～15
的烷氧基、取代或未取代的C
2～10
的烯基、取代或未取代的C
2～15
的炔基、取代或未取代的C
6～15
的芳基。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述R选自C
6～15
的烷基、C
6～15
的烷氧基。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述R选自C
8～15
的烷基、C
8～15
的烷氧基。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述A1和A2独立地选自如下所示基团中的一种：
[0021][0022]其中，X1和X2每次出现，独立地选自H、卤素、氰基、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷基、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷氧基；R
’
选自H、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷基、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷氧基。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，X1和X2每次出现，独立地选自氟、氯、溴或碘。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于苯并酰亚胺的受体材料的化学式如式I
’
所
示：
[0025][0026]其中，X1和X2每次出现，独立地选自卤素、C
1～3
的烷基。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于苯并酰亚胺的受体材料的化学式如式I”所示：
[0028][0029]其中，X1和X2每次出现，独立地选自氟、氯、溴或碘。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，X1和X2每次出现，独立地选自氟或氯。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于苯并酰亚胺的受体材料选自以下化学式中的至少一种：
[0032][0033][0034]式
Ⅰ‑
1化合物，简称PhITz
‑
4F；式
Ⅰ‑
2化合物，简称PhITz
‑
4Cl。
[0035]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于苯并酰亚胺的受体材料的HOMO能级约为(
‑
5.85)eV
‑
(
‑
5.68)eV；如为
‑
5.76eV。
[0036]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于苯并酰亚胺的受体材料的LUMO能级约为(
‑
4.15)eV
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于苯并酰亚胺的受体材料，其特征在于，其化学式如式I所示：其中，R选自取代或未取代的C
1～30
的烷基、取代或未取代的C
1～30
的烷氧基、取代或未取代的C
2～30
的烯基、取代或未取代的C
2～30
的炔基、取代或未取代的C
6～30
的芳基；A1和A2独立地选自取代或未取代的C
6～30
的芳基、取代或未取代的C
6～30
的杂芳基、取代或未取代的C
8～30
的稠合芳基的环状基团、取代或未取代的C
6～30
的稠合杂芳基的环状基团、取代或未取代的C
4～30
的杂环基。2.根据权利要求1所述的基于苯并酰亚胺的受体材料，其特征在于，所述R选自取代或未取代的C
1～15
的烷基、取代或未取代的C
1～15
的烷氧基、取代或未取代的C
2～10
的烯基、取代或未取代的C
2～15
的炔基、取代或未取代的C
6～15
的芳基。3.根据权利要求1所述的基于苯并酰亚胺的受体材料，其特征在于，所述A1和A2独立地选自如下所示基团中的一种：其中，X1和X2每次出现，独立地选自H、卤素、氰基、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷基、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷氧基；R
’
选自H、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷基、卤素取代或未取代的C
1～30
的烷氧基。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王行柱，刘志鑫，易伟，王登，唐杰，
申请(专利权)人：深圳普太科技有限公司，
类型：发明
国别省市：