[发明专利]一种苝二酰亚胺非富勒烯受体材料及其应用

说明书

本发明提供了一种苝二酰亚胺非富勒烯受体材料及其应用，该非富勒烯受体材料的核心单元为3,3‑联噻吩或4,4‑联噻唑，该非富勒烯受体材料具有合成简单，生产成本低的优点，具有较好的三维空间结构，该材料中苝二酰亚胺分子构型发生强烈的扭转，可有效抑制苝二酰亚胺的自聚集，解决现有的受体材料易自聚的问题。

技术领域

本发明属于非富勒烯受体材料技术领域，具体涉及一种苝二酰亚胺非富勒烯受体材料及其应用。

背景技术

有机太阳能电池因为其质量轻、成本低、柔性好，可实现大面积制备等优点，受到了广泛的关注。近年来，非富勒烯受体的出现，不仅弥补了富勒烯受体在光吸收方面的缺陷，而且能够很方便地进行化学修饰，使非富勒烯有机太阳能电池获得了高的光电转换效率，促进了太阳能电池的进一步发展。苝二酰亚胺受体材料可以从相对便宜的原始材料中合成，其光电性质易于调控，并且具有很强的自组装特性、良好的热稳定性和化学稳定性，以及较高的电子亲和能。苝二酰亚胺分子溶解性、能级、光吸收和分子的自组装能力可以通过在中间核和苝二酰亚胺胺位的氮原子、背位和肩位进行修饰。

在苝二酰亚胺的研究中发现，苝二酰亚胺具有强的聚集，导致共混膜的相分离尺寸较大，不利于器件的光伏性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种苝二酰亚胺非富勒烯受体材料及其应用，该苝二酰亚胺非富勒烯受体材料可有效解决现有的受体材料存在的易自聚的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种苝二酰亚胺非富勒烯受体材料，苝二酰亚胺非富勒烯受体材料具有式I或式II所示结构：

进一步地，式I和式II中PDI的结构如式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ或式Ⅵ所示：

其中，R和R₁为C₁-C₁₂的直链或支链烷基。

进一步地，式I和式II中的PDI具体分子结构为式Ⅳ中的苝二酰亚胺衍生物基团。

进一步地，R和R₁为C₁-C₆的直链烷基。

进一步地，苝二酰亚胺非富勒烯受体材料结构如式Ⅶ、Ⅷ所示：

苝二酰亚胺非富勒烯受体材料在有机太阳能电池中的应用。

本发明的有益效果为：

本发明中以3,3-联噻吩或4,4-联噻唑为核心的非富勒烯受体材料具有合成简单，生产成本低的优点；该非富勒烯受体材料具有较好的三维空间结构，该材料中苝二酰亚胺分子构型发生一定程度的扭转，可有效抑制苝二酰亚胺的自聚集，有助于优化有机太阳能电池活性层的形貌；该受体材料通过核心单元电负性的调整，可以有效调节受体材料的吸收、能级等光电性质；中间核3,3-联噻吩或4,4-联噻唑结构的改变，可以调节目标受体材料的扭曲角，从而调节分子结晶性，优化有机太阳能电池活性层的相分离形貌，促进电荷分离，并有效抑制电荷复合，降低能量损失，从而优化有机太阳能电池的光电性能。

附图说明

图1为实施例1和实施例2中的苝二酰亚胺受体材料进行理论模拟计算得到的空间几何结构；

图2为苝二酰亚胺受体材料在氯仿溶液中的紫外-可见吸收光谱；

图3为苝二酰亚胺受体材料为薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱；

图4为基于苝二酰亚胺受体材料所制备的聚合物有机太阳能电池的电流密度-电压(j-v)曲线图。

具体实施方式