[发明专利]一种稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料及其制备方法与应用。所述稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料包括稠环喹喔啉酰亚胺基中心核与缺电子端基，稠环喹喔啉酰亚胺基中心核为氮桥梯形稠环结构，吸电子端基连接在中心核的两端。该类受体材料溶解性好，易于加工成膜。本发明的稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料为活性层制备的有机/聚合物太阳电池和有机光探测器器件均展现出优异的性能，有机光伏电池的能量转换效率在12％以上，有机光探测器的暗电流密度低于1mA/cm²，充分展示了该类非富勒烯受体材料在有机光伏、逻辑互补电路、有机光探测器、有机场效应晶体管、有机发光二极管中具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体涉及一种稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料及其制备方法与应用。

背景技术

近几年来，非富勒烯受体材料得到了长足的发展，其效率单层异质结的有机/聚合物太阳电池的效率已经达到16％以上(Sci China Chem,2019,62:746–752)，在未来很有可能获得大面积应用，与硅基电池形成优势互补。然而该类受体材料存在稳定性差、最高占有分子轨道(HOMO)能级较浅、开路电压较低以及与给体材料匹配种类少等问题。因此，探索新的设计策略、寻求新的受体构建单元依然是解决这些难题的有效方法之一。

喹喔啉酰亚胺衍生物是一类富杂原子、电子亲和力强、共平面性好的电子受体单元，被广泛用于开发n-型传输材料(Org.Lett.2017,19,3275-3278.)。然而，将喹喔啉酰亚胺单元引入到非富勒烯受体材料中鲜见报道。

发明内容

针对现有有机/聚合物太阳电池中有机受体材料受体材料存在稳定性差、HOMO能级较浅、开路电压较低以及与给体材料匹配种类少等问题，本发明的目的在于提供一种稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料及其制备方法与应用。

本发明第一个目的是在于提供一种稳定性好，HOMO能级较深、开路电压较高以及光电转换效率较高和暗电流较低的新型稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料。

本发明另一目的在于提供上述稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料在有机/聚合物太阳电池和有机光探测器中的应用。

本发明涉及一种有机/聚合物太阳电池和有机光探测器受体材料，特别涉及一种稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料，还涉及其制备方法以及在有机/聚合物太阳电池中和有机光探测器中的应用。

所述稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料包括稠环喹喔啉酰亚胺基中心核与缺电子端基，稠环喹喔啉酰亚胺基中心核为氮桥梯形稠环结构，缺电子端基连接在中心核的两端。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种稠环喹喔啉酰亚胺基非富勒烯受体材料，结构式如下所示(式(I))：

其中，R₁为C₁-C₂₀的烷基、C₁-C₂₀的烷氧基、羰基、酯基、苯基、取代苯基、噻吩基或取代噻吩基；

Ar为噻吩基团、噻吩衍生物基团、并二噻吩基团、并二噻吩衍生物基团、并三噻吩基、并三噻吩衍生物基团、苯并二噻吩基团、苯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二噻吩基团、吡咯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二苯基团、吡咯并二苯衍生物基团、戊烷并二噻吩基团、戊烷并二噻吩衍生物基团、戊烷并二苯基团或戊烷并二苯衍生物基团及以上一些类似的常见的取代基团；

EG为以下基团中任意一种(虚线处为连接位置)：