[发明专利]一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用

说明书

本发明涉及一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用。本发明所述的有机化合物，选自具有星状结构的大稠环核心，可以提高分子轨道的重叠；与末端吸电子基团A连接，使其具有好的电荷迁移率以及合适的能级，将其作为小分子受体材料应用于有机太阳能电池器件中，可以提高器件的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及有机器件材料领域，特别是一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用。

背景技术

有机太阳能电池(OPV)因其成本低、质量轻、制备工艺简单及可大面积柔性制备等优势备受全球广泛关注。有机太阳能电池一般由五部分组成：阳极、阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲和阴极。其中活性层一般包含给体材料和受体材料。

有机太阳能电池的工作原理为：当太阳光透过透明基底和电极入射到活性层后，给受体材料吸收大于其带隙能量的光子，电子从最高占据分子轨道(HOMO)被激发跃迁至最低未占据分子轨道(LUMO)，同时在HOMO处产生对应的空穴。由于有机材料的相对介电常数较小，此时的电子与空穴以束缚态的激子状态存在。之后，激子扩散到给受体界面处，在能级差的驱动下，激子发生解离，实现电荷分离。随后，在内建电场的作用下，自由的空穴和电子分别沿着给体和受体材料的连续通道传输到达阳极和阴极处，被电极收集而输出到外电路形成电流。因此，活性层材料的选择对于有机太阳能电池器件的效率至关重要。

目前，受体材料主要包含富勒烯衍生物和非富勒烯小分子材料。在有机太阳能电池发展的早中期，以PC61BM和PC71BM为代表的富勒烯及其衍生物，由于其具有高的电子亲和势、各向同性的电子传输能力和高的电子迁移率，在电子受体材料中占据了统治地位，这一阶段通常被称为富勒烯时代。但富勒烯及其衍生物存在明显的缺点，如吸光弱、成本高、能带调控能力差、热稳定性不足以及机械灵活性低等，故富勒烯太阳能电池的最高PCE被限制在12％左右。与传统的富勒烯受体相比，非富勒烯受体凭借其具有可见及近红外区的强吸收，光谱能级易调控等优点受到科学界的广泛关注。因此，为进一步提高有机太阳能电池的效率和稳定性，开发高性能新型非富勒烯受体材料至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机化合物，其作为小分子受体材料应用于有机太阳能电池中，以提高器件的光电转化效率。

为实现本发明的目的，提供的技术解决方案为如下：

一种有机化合物，具有如通式(I)所示的结构：

其中：A选自结构(A-1)或(A-2)：

R₁-R₁₄每次出现，独立地选自：-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、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、胺基、-CF₃、-Cl、-Br、-F、-I、取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基、取代或未取代的具有6至50个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至50个环原子的杂芳香基团、具有6至50个环原子的芳氧基、具有5至50个环原子的杂芳氧基，上述基团的组合形成的基团；R₁₀-R₁₃中任意两个相邻的基团相互成环或不成环；

X每次出现独立选自O或C(CN)₂；

*表示连接位点。

相应的，本发明还提供一种混合物，包括上述有机化合物及至少一种有机功能材料，所述有机功能材料选自阳极缓冲层材料，阴极缓冲层材料，活性层给体材料，或活性层受体材料。