本发明涉及有机太阳能电池材料领域,特别是一种有机化合物及其有机电子器件。
背景技术:
1、太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是实现太阳能有效利用的重要途径之一。有机太阳能电池(opv)因其成本低廉、可柔性大面积卷对接印刷、半透明、可溶液处理、材料结构及性能可调控、高迁移率等优点,受到了广泛的关注。
2、近年来,有机太阳能电池发展迅速,以非富勒烯作为受体材料的有机光伏器件的光电转换效率已经超过19%。但目前常用的非富勒烯受体材料基于y6体系结构,其中中心核为一个大稠环结构,并环的合成往往涉及多步反应,导致总产量低、合成成本高昂,不利于有机太阳能技术的产业化应用。
3、基于此,非稠环受体材料受到了越来越多的关注。与稠环受体相比,非稠环受体具有结构简单、易于合成、合成成本低廉的优点。中国专利cn113461714a公开了一种非稠环小分子材料,具体公开了化合物2t2tt-f和2t2tse-f,与给体材料pm6共混所制备的器件分别取得了11.31%和8.47%的光电转换效率。
4、
5、然而,当前基于非稠环受体材料的太阳能电池器件光电转换效率较低,需要开发出新型非稠环受体材料构建高效太阳能电池器件。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题,本申请的目的在于提供一种新型有机化合物,其具有非稠环的小分子结构,将其作为受体材料应用于有机电子器件中,以此提升有机电子器件的光电转换性能。
2、为实现本发明的目的,解决的技术方案为:
3、一种有机化合物,具有如通式(i)所示的结构,
4、
5、其中:
6、z每次出现,独立选自o、s、或se;
7、ar1、ar2独立选自取代或未取代的具有5-10个环原子的杂芳香基团;
8、ar3、ar4独立选自取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳香基团,或取代或未取代的具有5-20个c原子的杂芳香基团,或取代或未取代的具有5-20个环原子的非芳香杂环;
9、r1、r2独立选自-h、-d、-f、-cl、-br、-i、氰基、硝基、具有1-20个碳原子的直链烷基、具有1-20个碳原子的直链烷氧基、具有1-20个碳原子的直链烷硫基、具有3-20个碳原子的支链烷基、具有3-20个碳原子的支链烷氧基、具有3-20个碳原子的支链烷硫基,或上述基团组合形式的基团;
10、a1、a2每次出现独立选自如下任一基团:
11、
12、m每次出现,独立选自o或c(cn)2;
13、r3每次出现,独立选自-h、-d、-f、-cl、-br、-i、氰基、硝基、具有1-10个碳原子的直链烷基、或具有3-10个碳原子的支链烷基,或上述基团组合形式的基团;
14、r4独立选自具有1-20个碳原子的直链烷基、具有1-20个碳原子的直链烷氧基、具有1-20个碳原子的直链烷硫基、具有3-20个碳原子的支链烷基、具有3-20个碳原子的支链烷氧基、具有3-20个碳原子的支链烷硫基,或上述基团组合形式的基团;
15、*表示连接位点;
16、所述“取代或未取代”表示所限定的基团不被取代,或被一个或多个取代基r#取代,其中r#每次出现,独立选自-d、-f、-cl、-br、-i、氰基、硝基、具有1-20个碳原子的直链烷基、具有1-20个碳原子的直链烷氧基、具有1-20个碳原子的直链烷硫基、具有3-20个碳原子的支链烷基、具有3-20个碳原子的支链烷氧基、具有3-20个碳原子的支链烷硫基、具有6-20个碳原子的芳香基团,或具有5-20个c原子的杂芳香基团,或上述基团组合形式的基团。
17、本发明还提供一种混合物,包含如上所述的有机化合物,及至少另一种有机功能材料。
18、本发明进一步提供一种组合物,包含如上所述的有机化合物或如上所述的混合物,及至少一种有机溶剂。
19、本发明进一步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的有机化合物或如上所述的混合物,或由上述的组合物制备而成。
20、通过上述技术方案,本发明所取得的有益技术效果如下:
21、本发明提供的有机化合物,通过将ar1、ar2限定为杂芳香基团,从而调节材料的性能。相对于苯基,杂芳香基团中可通过杂原子对化合物能级进行了调控,对分子形貌进行修饰和通过杂原子之间非共价键进行结构锁定,从而提高材料光电性能。将其作为受体材料应用于有机太阳能电池器件中时,可提升器件的光电转换效率。
1.一种有机化合物,其特征在于:所述有机化合物具有通式(i)所示的结构,
2.根据权利要求1所述的一种有机化合物,其特征在于:ar1、ar2独立选自如下基团:
3.根据权利要求2所述的一种有机化合物,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所述的一种有机化合物,其特征在于:所述有机化合物选自通式(ii-1)、(ii-2)、(ii-3)或(ii-4)所示的结构:
5.根据权利要求4所述的一种有机化合物,其特征在于:ar3、ar4独立选自如下基团:
6.根据权利要求5所述的一种有机化合物,其特征在于:有机化合物中所述选自式如下任一结构:
7.根据权利要求1所述的一种有机化合物,其特征在于:a1、a2每次出现独立选自如下任一基团:
8.根据权利要求1所述的一种有机化合物,其特征在于:所述有机化合物选自如下所示结构中的任意一种:
9.一种混合物,其特征在于:所述混合物包含如权利要求1-8任一项所述的有机化合物,及至少另一种有机功能材料;所述至少另一种的有机功能材料选自光活性层给体材料或光活性层受体材料。
10.根据权利要求9所述的一种混合物,其特征在于:所述另一种有机功能材料选自如下结构:
11.一种有机电子器件,包含至少一功能层,其特征在于:所述功能层包含如权利要求1-9任一项所述的有机化合物或如权利要求10-11任一项所述的混合物。