[发明专利]七元稠环化合物、电子受体材料混合物及其制备方法与有机光伏电池

说明书

一种如式(I)所示的七元稠环化合物、包含前述七元稠环化合物的电子受体材料混合物及其制备方法与包含前述七元稠环化合物或电子受体材料混合物的有机光伏电池。以本发明七元稠环化合物作为非富勒烯有机电子受体材料时，于有机光伏电池的制程中可使用相对环保的无氯溶剂进行涂布，且同时能提升有机光伏电池的热稳定性与能量转换效率(PCE)；[式(I)]

技术领域

本发明是有关于一种七元稠环化合物、包含前述七元稠环化合物的电子受体材料混合物及其制备方法与包含前述七元稠环化合物或电子受体材料混合物的有机光伏电池，特别是指一种以缺电子杂环为中心的七元稠环化合物、包含前述七元稠环化合物的电子受体材料混合物及其制备方法与包含前述七元稠环化合物或电子受体材料混合物的有机光伏电池。

背景技术

与需利用真空制程镀膜制作的无机材料相比，有机光伏电池可利用浸涂、旋转涂布、狭缝式涂布、网版印刷或喷墨印刷等方法制作，更容易实现低成本及大规模生产。其中，新一代的有机光伏电池是以有机电子受体材料搭配共轭聚合物(电子给体材料)作为光伏主要吸收层(有源层)的材料。新一代的有机光伏电池具有几项优点：(1)质量轻且制作成本低；(2)具有可挠性；(3)元件结构可设计性强；及(4)适用于液相制程(即可大面积湿式涂布)。

新一代的有机光伏电池除了具有前述诸多优点外，其在有源层中的电子给体材料(共轭聚合物)的多样性与发展使得有机光伏电池的能量转换效率(PCE)的提升已达到一定水准。然而，现有的有机电子受体材料大多以富勒烯衍生物(例如PC61BM与PC71BM)为主，其与电子给体材料(共轭聚合物)的搭配性易受到限制。此外，富勒烯衍生物本身亦有在光照下易二聚化、加热时易结晶产生相分离、可见光区吸收弱、结构修饰与提纯较不易、价格昂贵等缺点。因此，开发出具有热稳定性的非富勒烯有机电子受体材料有存在的必要性。

CN109134513 A公开一种非富勒烯有机电子受体材料，其在可见光区吸收具有高强度的吸收。然而，由于该非富勒烯有机电子受体材料结构对称的关系，导致材料容易结晶，因而在制备有机光伏电池时需以含氯溶剂进行涂布。此外，也因结构对称的关系，导致有机光伏电池的热稳定性表现不佳。

因此，如何找出一种非富勒烯有机电子受体材料，其于有机光伏电池的制程中可使用相对环保的无氯溶剂进行涂布，且同时能提升有机光伏电池的热稳定性与能量转换效率(PCE)，成为目前开发的目标。

发明内容

因此，本发明的第一目的，即在提供一种七元稠环化合物。以该七元稠环化合物作为非富勒烯有机电子受体材料时，于有机光伏电池的制程中可使用相对环保的无氯溶剂进行涂布，且同时能提升有机光伏电池的热稳定性与能量转换效率(PCE)。

于是，本发明七元稠环化合物，如下式(I)所示：

[式(I)]

其中，

X为O、S、Se或NR⁵；

R¹与R²不相同，且分别为C₁～C₃₀烷基、C₁～C₃₀烷氧基、C₁～C₃₀烷基芳基、C₁～C₃₀烷基杂芳基、C₁～C₃₀烷氧基芳基、C₁～C₃₀烷氧基杂芳基、C₁～C₃₀硅基烷基、C₁～C₃₀硅基芳基或C₁～C₃₀硅基杂芳基；