[发明专利]一种酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料及其制备方法和应用，属于有机太阳能电池技术领域。本发明以酰亚胺结构单元为修饰基团，以结构简单的Lindqvist型钼氧多金属氧簇为核心结构，多金属氧簇类化合物的电导率较高，而酰亚胺类分子的电子迁移率较高，具有优异的电子传输能力，结合Lindqvist型的钼氧簇和酰亚胺类有机材料形成的复合物有着较高的电导率，因而该材料的薄膜厚度不敏感性好。该杂化材料结构简单且精确、可修饰性强、厚度不敏感且能量转换效率高，作为电子传输层材料在富勒烯受体及非富勒烯受体中均能表现出良好的性能以及膜厚不敏感性，因此在有机太阳能电池中具有较好的普适性。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池技术领域，尤其涉及一种酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，有机光伏蓬勃发展，其能量转换效率节节攀升。在万物互联的大背景之下，有机光伏具备质轻、可溶液加工及卷对卷生产等优势，在可穿戴设备、物联网及智能玻璃等领域具有极大的应用潜力。得益于研究者对光捕获层材料的不断设计开发，有机太阳能电池的光捕获能力不断提升，其能量转换效率已经超过19％，意味着有机太阳能电池的产业化进程被进一步缩短。尽管有机太阳能电池的光捕获能力十分重要，但是其对电荷的传输以及提取能力亦不容忽视。阴极界面层位于活性层与金属电极之间，可以有效降低两者之间的肖特基势垒以及阻挡空穴的进入，从而十分有效的促进有机太阳能电池对电荷的传输及提取过程。在众多的阴极界面材料中，有机-无机杂化阴极界面材料兼具有机阴极界面材料易于使用绿色溶剂加工与无机阴极界面材料迁移率高的优点而广受研究者的关注。其中，多金属氧簇类阴极界面材料备受青睐。研究至今，多金属氧簇应用于有机太阳能电池作为阴极界面层的报道并不多。究其原因，其作为阴极界面层的材料种类较少，大多数集中于磷钼酸、硅钨酸等Anderson或Keggin型结构，这些材料结构普遍较为复杂，且存在进行有机后修饰较为困难以及作为有机阴极界面层薄膜厚度敏感等不足，从而导致器件性能差异大，良品率低，影响商业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料及其制备方法和应用，结构简单且精确、薄膜厚度不敏感。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料，具有式1所示结构：

式1中，Ar为多苯环芳香稠环单元，R₁为甲基、乙基或异丙基；R₂为直链烷基、含支链烷基或胺基烷基。

优选的，所述Ar为：

其中，R₃为C1～C12直链烷基。

优选的，所述R₂为：

其中，n＝1～18且n为整数；m＝1～6且m为整数。

本发明提供了上述技术方案所述酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料的制备方法，包括以下步骤：

将(Bu₄N)₄[α-Mo₈O₂₆]、式2所示结构的化合物1、脱水剂和第一有机溶剂混合，进行脱水反应，得到式3所示结构的化合物2；

将所述式3所示结构的化合物2、式4所示结构的化合物3、催化剂、还原剂和第二有机溶剂混合，进行Sonagashira反应，得到酰亚胺钼氧簇有机无机杂化材料；

优选的，所述脱水剂为二环己基碳二亚胺或(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)。