一种稠环有机化合物、组合物及有机电子器件的制作方法

本发明涉及太阳能电池材料领域，特别涉及一种稠环有机化合物、组合物及有机电子器件。

背景技术：

1、近几年，无污染、可再生的太阳能成为科学研究与商业应用的热点。其中，基于光伏效应的太阳能电池，因其可以安全高效地将太阳能转换成电能而获得特别的青睐。作为第三代高效薄膜电池的代表，有机太阳能电池(organic solar cells,opv)和钙钛矿太阳能电池(psc)具有低成本、高效率、柔性等突出优点是未来产业化的重点发展方向。

2、有机太阳能电池/钙钛矿太阳能电池器件通常为三明治结构，一般由透明导电电极层、电子传输层、光活性层、空穴传输层、金属电极5部分组成。其工作原理为：当太阳光照在半导体光活性层上时，会激发形成空穴-电子对(激子)在p-n结电场的作用下，激子首先被分离成为电子与空穴并分别向阴极和阳极输运。光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路就形成电流。对太阳能电池器件来说，电子传输层、空穴传输层材料的选择至关重要。电子传输层、空穴传输层可以统称为电荷传输层。电荷传输层材料在有机太阳能电池/钙钛矿太阳能电池的电荷动力学过程(如界面电荷分离和复合过程)中扮演着重要的角色，对器件的性能具有显著影响；同时在器件的稳定性方面也发挥着重要作用。

3、目前电荷传输层材料的选择比较受限。比如，常用的空穴传输材料包括pedot:pss、ptaa、v2o5、moo3、wo3等有机共轭聚合物或过渡金属氧化物；常用的电子传输材料包括：pfn-br、pdino、zno、pcbm，c60/bcp，tio2，sno2等。为了进一步提高器件的性能，开发新的适用于产业化发展的电荷传输层材料十分有必要。近年来有机小分子电荷传输材料由于可以有效的提高了有机以及钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率，受到了广泛的关注，是电荷传输材料的一个重要开发方向。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型稠环有机化合物，可作为电荷传输材料用于有机太阳能电池/钙钛矿太阳能器件中。按照本发明所述的稠环有机化合物，合成步骤简单，整体制备成本低，可实现产业化应用。

2、为实现本发明的目的，解决的技术方案如下：

3、本发明提供一种稠环有机化合物，具有如通式(i)所示的结构：

4、

5、其中，

6、z选自b(硼)原子或n(氮)原子；

7、ar1、ar2独立选自取代或未取代的具有6至20个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至20个环原子的杂芳香基团；

8、y1、y2独立选自o、s、nr1、cr2r3；

9、y3选自单键、o、s、nr1、cr2r3或*-y3-*选自不存在；

10、l选自具有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、取代或未取代的具有6至20个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至20个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；

11、r1、r2、r3每次出现，独立选自-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、氰基、羟基、硝基、胺基、-cl、-br、-f、-i、取代或未取代的具有6至20个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至20个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。

12、相应的，本发明提供一种电荷传输材料，所述电荷传输材料选自如上所述的稠环有机化合物。

13、相应的，本发明提供一种组合物，包含上述稠环有机化合物，及至少一种有机溶剂。

14、相应的，本发明提供一种有机电子器件，包含至少一功能层，所述功能层包含如上所述一种的稠环有机化合物或组合物。

15、本发明相对于现有技术而言，至少包括具有以下有益效果：

16、本发明保护的稠环有机化合物所含基团具有较大的刚性，从而使得化合物具有较高的热稳定性和良好的成膜性；同时，本发明所保护的化合物具有合适的能级和优异的电荷传输性能，当作为电荷传输材料应用于太阳能电池器件中时，表现出较好的光电转化效率；进一步地，本发明保护的有机化合物结构简单易合成，整体制备成本低，可实现产业化应用。

技术特征：

1.一种稠环有机化合物，其特征在于：所述稠环有机化合物具有如通式(i)所示的结构：

2.根据权利要求1所述的一种稠环有机化合物，其特征在于：所述稠环有机化合物选自如下通式：

3.根据权利要求1或2所述的一种稠环有机化合物，其特征在于：ar1、ar2独立选自如下任一基团：

4.根据权利要求3所述的一种稠环有机化合物，其特征在于：当*-y3-*选择不存在时，ar1、ar2独立选自如下任一基团时：

5.根据权利要求1所述的一种稠环有机化合物，其特征在于：r1每次出现，独立选自被r*取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、被r*取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团；其中，r*每次出现，独立选自-d、具有1至6个c原子的直链烷基、具有3至6个c原子的支链或环状的烷基、苯基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基，或上述基团组合形成的基团；

6.根据权利要求1所述的一种稠环有机化合物，其特征在于：通式(i)中l选自具有1至6个c原子的直链烷基、具有1至6个c原子的直链烷氧基、具有1至6个c原子的直链烷硫基、具有6至10个环原子的芳香基团、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。

7.根据权利要求1所述的一种稠环有机化合物，其特征在于：所述稠环有机化合物选自如下结构式：

8.一种电荷传输材料，其特征在于：所述电荷传输材料包括权利要求1-7任一项所述的稠环有机化合物。

9.一种组合物，其特征在于：所述组合物包含权利要求1-7任一项所述的稠环有机化合物，及至少一种有机溶剂。

10.一种有机电子器件，其特征在于：所述有机电子器件包含至少一功能层，所述功能层包含权利要求1-7任一项所述的稠环有机化合物或由权利要求9所述的组合物制备而成。

技术总结
本发明涉及一种稠环有机化合物及其应用，属于太阳能电池材料领域。本发明所述的稠环有机化合物中含基团具有较大的刚性，从而使得化合物具有较高的热稳定性和良好的成膜性；当作为电荷传输材料应用于太阳能电池器件中时，表现出较好的光电转化效率。

技术研发人员：裘伟明,吴晓波,李冬云,杨曦,张静
受保护的技术使用者：广州追光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25