[发明专利]一种H型受体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种H型受体材料及其制备方法，属于有机光电材料制备领域。该类受体材料因双臂与核通过sp³碳相连而无法旋转，具备一定的刚性结构。在该材料的双臂引入不同的光电活性基团，可得到一系列H型的受体材料。本发明的材料具有以下特点：(1)原料廉价、易得，成本低；(2)反应条件温和、容易操作；(3)具有良好的溶解性，方便进行旋涂制备薄膜；(4)刚性结构具有光谱稳定性、高玻璃化转变温度、电化学稳定性等优点。因此，H型受体材料在有机太阳能电池领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种H型受体材料及其制备方法，属于有机光电材料制备技术领域。

背景技术

如今，基于非富勒烯受体材料的有机太阳能电池(Organic Photovoltaic,OPV)发展迅速，且在光电转换效率上已突破15％的大关(Che,X.,Li,Y.,Qu,Y.,Forrest,S.R.,Nature Energy,2018,3(5),422)，使得其在有机太阳能电池领域越来越受到广泛关注。与之前常用的富勒烯受体材料相比，非富勒烯受体材料具有更宽的可见光吸收范围，稳定性更好、良好的溶解性等优点而得到人们的青睐。而其中的小分子受体材料不仅具有上述优势，而且相较于聚合物受体材料其更易提纯和调控(Li,S.,Zhang,Z.,Shi,M.,Li,C.Z.,Chen,H.,Physical Chemistry Chemical Physics,2017,19(5),3440-3458)。因此，小分子材料在受体材料方面具有广阔的应用前景，成为有机太阳能电池领域的研究热点。

然而，有机太阳能电池的稳定性成为制约其进一步发展的关键因素。丹麦科技大学的Suren A.Gevorgyan课题组统计诸多OPV器件及稳定性的基础上，指出目前OPV器件发展的最大阻碍是在实现高光电转换的同时还需要保证一定的稳定性(Gevorgyan,S.A.,Madsen,M.V.,Roth,B.,Corazza,M.,M.,R.R.,M,Krebs,F.C.,Advanced Energy Materials,2016,6(2),1501208).而受体材料对器件的可见光吸收、载流子运输、稳定性等性能有着至关重要的影响。

鉴于以上小分子受体材料存在的问题，以及前期“H”型空穴传输材料引入钙钛矿太阳能电池得到高光电转换效率且稳定性良好(Gao,K.,Xu,B.,Hong,C.,Shi,X.,Liu,H.,Li,X.,Xie,L,Jen,A.K.Y.,Advanced Energy Materials,2018,8(22),1800809)，本文制备得到了一类“H”型受体材料，并提出了这类性能优良的可溶“H”型受体材料的制备方法。这类“H”型受体材料因其刚性结构而具有良好的热、电化学和光谱稳定性以及溶解性，并且可以通过改变光电活性基团来实现调控光学性能和电学性能。因此，“H”型受体材料在有机太阳能电池领域具有良好的应用前景。

然而，迄今为止，已报道的受体材料大都是单臂的稠环芳烃材料，虽然能取得一定的效率，但却很难兼顾稳定性。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出刚性的、双臂可调控的一种H型受体材料及其制备方法，以解决有机太阳能电池稳定性较差的问题。

为了达到以上目的，本发明提供了一种H型受体材料及其制备方法，芴基双臂与核通过sp³碳相连，并具有刚性结构，其化学结构如结构通式I所示，

式中：

R₁包括：氢原子及烷基链；

R₂包括：氢原子、卤素原子或光电活性基团；

X为是N原子、O原子或S原子中任意一种，其中N原子上引入以下结构：

式中n为1至10的自然数；