【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机电子受体领域，具体涉及一种含有咔唑侧链的有机电子受体及其应用。
技术介绍
1、有机太阳电池因其质轻、柔性、半透明、可大面积溶液加工等特性，在建筑物集成光伏、可穿戴设备、室内光伏等领域具有广阔的应用前景。近年来，随着有机稠环电子受体，特别是y系列电子受体的成功开发，有机太阳电池的光电能量转换效率(power conversionefficiency，pce)实现了大幅提升，单结器件的最高pce已经达到19％以上(joule 2019,3,1140；adv.mater.2021,33,2102420)，可满足实用化的效率要求。但是y系列电子受体因其结构复杂性而导致昂贵的材料成本，不利于规模化应用，因此开发高性能、低成本的有机电子受体，对于推动有机太阳电池的产业化进展，至关重要。
2、相比于稠环电子受体，非稠环电子受体利用分子内非共价相互作用或空间位阻作用，使单键相连的共轭骨架具有类似稠环结构的分子平面性乃至光电性质，可大大简化合成步骤，从而实现有机电子受体的低成本化(adv.mater.2018,30,1705208)。可喜的是，近期开发的具有大位阻侧链的非稠环电子受体，在降低合成成本的同时，在相应的电池效率上也取得了重要突破。例如，中国科学院化学所侯剑辉研究员团队，将三异丙基苯基作为大位阻侧链，引入到四噻吩骨架的非稠环受体上，合成的a4t-16可以使电池实现高达15.2％的pce(nat.commun.2021,12,5093)；又如，北京师范大学薄志山教授团队，将二苯胺侧链引入到三并噻吩骨架的非稠环
技术实现思路
1、针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种含有咔唑侧链的有机电子受体，通过在有机电子受体的三并噻吩共轭骨架中引入大位阻的咔唑基团作为侧链，在保证骨架平面性的前提下，获得了良好的抗光氧化能力。进一步的，由该类受体构筑的有机太阳电池，可以同时实现高的能量转换效率和优异的光稳定性，有利于今后的实际应用。另外，太阳电池的吸光范围主要位于可见光区，适宜作为室内光伏使用。
2、具体技术方案如下：
3、一种含有咔唑侧链的有机电子受体，具有如下式所示结构：
4、
5、其中，r1、r2分别独立为含有1-18个碳原子的直链型或支链型烷基，a为吸电子官能团。
6、在一实施例中，所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，r1为叔丁基。
7、在一实施例中，所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，r2为正十一烷基。
8、所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，a可为以下化学结构中的任一种：
9、
10、其中，x、y分别独立为氢原子、卤素原子、甲基、三氟甲基或甲氧基。
11、在一实施例中，所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，a为
12、本专利技术还提供了所述的含有咔唑侧链的有机电子受体在太阳电池中的应用。
13、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种太阳电池，包括由下至上依次设置的衬底、阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层和阴极，所述活性层为含有聚合物给体和所述的含有咔唑侧链的有机电子受体的共混膜。
14、所述的太阳电池，所述活性层中所述聚合物给体与所述含有咔唑侧链的有机电子受体的质量比可为3:1～9。
15、所述的太阳电池，所述聚合物给体可为pm6。
16、所述的太阳电池，所述活性层的厚度可为40～300nm。
17、在一实施例中，所述的太阳电池，所述衬底为玻璃；所述阳极为ito；所述空穴传输层为pedot:pss；所述电子传输层为pdinn；所述阴极为ag。
18、本专利技术提供一种合成简单的有机电子受体，以三并噻吩作为共轭骨架，引入咔唑侧链作为大位阻基团，在保证分子平面性的同时，提升受体分子的抗光氧化能力，从而改善有机太阳电池的pce和光稳定性。
19、本专利技术以基于三并噻吩的非全稠环结构作为有机电子受体的中心共轭骨架，引入咔唑基团作为侧链，防止分子homo能级的过度抬升，并通过其刚性的大位阻作用，抑制单键相连的并噻吩环之间的内旋转，保证受体分子的平面性，调控分子间的堆积，同时抑制芳胺基团诱导分子骨架形成醌式结构，提升分子的抗光氧化性。
20、本专利技术的有益效果有：
21、1、设计的受体分子结构简单，合成简便，原料易得，成本低，有利于实际应用。
22、2、本专利技术获得的咔唑侧链非稠环有机电子受体及其构筑的有机太阳电池在保持高的pce的同时，具有更好的光稳定性和寿命，实用价值高。
23、3、该类电子受体由于较低的homo能级和较宽的带隙，其吸收光谱主要处于可见光区，因此基于该类电子受体构筑的太阳电池，非常适宜室内光伏使用。
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1.一种含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，具有如下式所示结构：
2.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，R1为叔丁基。
3.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，R2为正十一烷基。
4.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，A为以下化学结构中的任一种：
5.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，A为
6.根据权利要求1～5任一项所述的含有咔唑侧链的有机电子受体在太阳电池中的应用。
7.一种太阳电池，包括由下至上依次设置的衬底、阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层和阴极，其特征在于，所述活性层为含有聚合物给体和权利要求1～5任一项所述的含有咔唑侧链的有机电子受体的共混膜。
8.根据权利要求7所述的太阳电池，其特征在于，所述活性层中所述聚合物给体与所述含有咔唑侧链的有机电子受体的质量比为3:1～9；
9.根据权利要求7或8所述的太阳电池，其特征在于，所述衬底为玻璃；所述阳极为ITO；所述空穴传输
...【技术特征摘要】
1.一种含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，具有如下式所示结构：
2.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，r1为叔丁基。
3.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，r2为正十一烷基。
4.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，a为以下化学结构中的任一种：
5.根据权利要求1所述的含有咔唑侧链的有机电子受体，其特征在于，a为
6.根据权利要求1～5任一项所述的含有咔唑侧链的有机电子受体在太阳电池中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈红征，邢子一，吴小玲，施敏敏，李水兴，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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