本发明是关于一种化合物，尤其系一种含苯并硒二唑(benzoselenadiazole)的非富勒烯受体化合物，及包含其的有机光电元件。
背景技术：
近年来，为了制造更通用、成本更低的电子元件，对于有机半导体化合物(organicsemiconductingcompound，osc)的需求日增，此一现象是因有机半导体化合物与传统半导体材料相比，其吸光范围广、光吸收系数大且具有可调控结构，其吸光范围、能阶及溶解度皆可以依照目标需求做调整，另外有机材料在元件制作上具有低成本、可挠曲性、毒性较低及可大面积生产的优点，使有机光电材料在各个领域都具有良好的竞争性。此类化合物的应用范围十分广泛，包含有机场效应晶体管(organicfield-effecttransistor，ofet)、有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)、有机光探测器(organicphotodetector，opd)、有机光伏(organicphotovoltaic，opv)电池、传感器、存储元件和逻辑电路的各种元件或元件中。其中有机半导体材料于上述应用的各元件或元件中，通常以薄层的形式存在，其厚度约为50nm至1m。
有机光传感器(opd)为近年新兴的有机光电领域，此类装置具有依据不同应用有不同的材料需要。受益于现今材料科学的发展，opd不仅可制成薄层，且吸收的光谱范围可涵盖紫外线(uv)至近红外线(nir)，也可针对特定波长段进行吸收，例如在生物辨识时为避免可见光造成干扰，因此需要吸收红外光的材料；而目前市面上的产品依据光源不同，需要吸收的光线波段为850nm或940nm。
其中，有机光传感器中的主动层材料直接影响元件效能，因此扮演重要角色，而其材料可分为供体与受体两部分。供体材料方面常见的材料包含有机聚合物、低聚物或限定的分子单元，现今以发展d-a型的共轭高分子为主流，藉由其高分子中多电子单元与缺电子单元间交互作用而形成的推—拉电子效应，可用来调控高分子的能阶与能隙；而搭配的受体材料通常为具有高导电度的富勒烯衍生物，其吸光范围大约在400-600nm，此外亦包含石墨烯、金属氧化物或量子点等。然而富勒烯衍生物在结构上不易调整，且吸光波段及能阶的范围有其局限，使得整体供体、受体材料搭配上受限。随着市场发展，近红外光区的材料需求逐渐增加，即使供体材料共轭高分子的吸光范围能够调控到近红外光区，但受限于富勒烯受体未必能有良好搭配，因此发展出非富勒烯受体化合物来取代传统的富勒烯受体在主动层材料的突破上十分重要。
尽管如此，非富勒烯受体化合物早期的发展颇为困难，因为对其化合物型态的控制不易，因此其功率转换效率偏低。不过，自2015年起关于非富勒烯受体的众多研究，使其pce有显著的提升而成为具有竞争力的选择。此一改变主要归因于合成方式进步、材料设计策略改进等原因，而先前为了富勒烯型受体而发展出的广泛供体材料也间接为非富勒烯受体化合物的研发产生帮助。
非富勒烯受体化合物材料发展，主要以多电子中心搭配两侧缺电子单元形成结构为a-d-a模式的分子，其中d通常由为苯环及噻吩组成的分子，a则通常为ic衍生物。另一类结构则为a’-d-a-d-a’模式，作为中心的缺电子单元常使用含硫原子的分子以加强其表现。
如上所述，本领域的非富勒烯受体化合物材料经跨越早期的瓶颈后，目前正处于发展期，于材料的选择或效能的提升上仍有多处可改进与突破的空间。因此如何针对现有的非富勒烯受体化合物进行改进，以得到具有更小的能隙、更佳的电气特性以及光电转换效率等优异材料性质，为本技术领域人员所欲解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的，在于提供一种非富勒烯受体化合物，该非富勒烯受体化合物具有更小的能隙，当opd和opv装置使用该非富勒烯受体化合物时，可减少漏电以及提高光电转换效率。
为了达到上述的目的，本发明揭示了一种含苯并硒二唑(benzoselenadiazole)的非富勒烯受体化合物，如下式，
其中ar1为一五元杂环；ar2为一c5～c20的单环或多环芳香族杂环衍生物；π为一c5～c20的单环或多环芳香族杂环衍生物，其中m＝0～5；以及eg为一含有酮类及拉电子基的单环或多环衍生物。
本发明提供一实施例，其内容在于ar1为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r1为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、和卤素所组成的群组的至少一者。
本发明提供一实施例，其内容在于ar2为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r2为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、卤素、和经r1取代的苯环、五元杂环和六元杂环所组成的群组的至少一者。
本发明提供一实施例，其内容在于π为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r3为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、和卤素所组成的群组的至少一者。
本发明提供一实施例，其内容在于eg为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r4为选自由氢原子、卤素、c1～c20的烷基、c1～c20的氧烷基、羰基、酯基和氰基所组成的群组的至少一者。
本发明的另一目的，在于提供一种含本发明的苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的有机光电元件，该有机光电元件包含一基板；一下电极，其设置于该基板之上；一上电极，其与该下电极相对设置；以及一中间层，其设置于该下电极与该上电极之间，该中间层包含一第一载子传输层、一主动层和一第二载子传输层，该主动层设置于该第一载子传输层和该第二载子传输层之间，且该主动层为含有如本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物。
本发明提供一实施例，其内容在于该第一载子传输层位于该第二载子传输层之上。
本发明提供一实施例，其内容在于该第二载子传输层位于于该主动层之上。
本发明提供一实施例，其内容在于该第一载子传输层含有氧化钼(moo3)或pedot:pss。
本发明提供一实施例，其内容在于该第二载子传输层含有氧化锌(zno)或pfnbr。
经测试其性质后，与现有的受体相较，其homo值有所提升，并维持一定的lumo值，使能隙得以降低达到材料吸光红位移的效果；当应用于opd时，本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物亦展现良好的漏电表现且光谱应用范围涵盖940nm并具有高外部量子效率(eqe)表现。当应用于opv时配搭p型高分子同样在光电转换效率都有很好的效果。
附图说明
图1为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物中间体m1的nmr图谱。
图2为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物中间体m2的nmr图谱。
图3为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物中间体m4的nmr图谱。
图4为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物中间体m6的nmr图谱。
图5为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物中间体m7的nmr图谱。
图6为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物n1的nmr图谱。
图7为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物n2的nmr图谱。
图8为含本发明的苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的有机光电元件结构图
图9为含本发明的苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的有机光电元件的另一结构图
图10为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物溶液态时的吸收光谱比较。
图11为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物制成薄膜态时的吸收光谱比较。
图12为包含本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的opd的偏压对电流密度的结果比较。
图13为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物于不同波长下的外部量子效率。
图14为包含本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的opv的电压对电流密度结果比较。
【图号对照说明】
10光电元件
110基板
120下电极
130第一载子传输层
140主动层
150第二载子传输层
160上电极
12中间层
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物为选择a’-d-a-d-a’模式的结构，其中心缺电子单元使用基于苯并硒二唑的多环结构，该单元的特性在于苯并硒二唑上所含的硒原子相较于常用的苯并噻二唑的硫原子，其原子半径较大，分子间se－se的作用力较硫基形成的s－s作用力要强，能够提升电荷迁移率(carriermobility)，且在吸收光谱上，硒基非富勒烯材料的吸收波段较硫基非富勒烯材料更加红移，于元件制造上具有更大的优势。此外，硒基非富勒烯受体化合物的漏电表现优于硫基非富勒烯受体化合物，亦可提升opv的光电转换效率。
作为两侧搭配苯并硒二唑的结构，本发明的ar1为一单环的杂环单元，该杂环单元包含的原子较佳为s、se、o、n、te，含有氮原子单元能够接上不同碳链以增加溶解度，而氧、硫、硒及碲原子则因其电负度及原子半径不同，能够调控分子能阶、分子间作用力、电荷迁移率及吸光范围。
本发明与ar1相邻的ar2使用杂环芳香族衍生物，该衍生物包含的原子较佳为s、se、o、n、te，且为单环或多环形式，该单元因需求不同而有数种原子及单、多环的组合变化：含有氮原子单元的特性在于能够接上不同碳链以增加溶解度，而其余氧、硫、硒及碲原子则依其电负度及原子半径不同，而使该单元具相异的能阶及电荷迁移率；单环下结构较简单，能够修饰官能基的位置较少；而多环上调控分子结构的位置较单环更多，有助于修饰材料特性。不同原子及单、多环选择对于材料的分子能阶、吸收光谱及溶解度都有很大的影响，且随着环数越多，共轭长度延长，分子能隙也会越小并改变吸收光谱。
作为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物中的受体单元π，为一种单环或多环衍生物，且单元π于结构中的连接数较佳为0～5个。该单元因需求不同而有数种原子及单、多环的组合变化：含有氮原子单元的特性在于能够接上不同碳链以增加溶解度，而其余氧、硫、硒及碲原子则依其电负度及原子半径不同，而使该单元具相异的能阶及电荷迁移率，并影响吸光范围。单环下结构较简单，能够修饰官能基的位置较少；多环上调控分子结构的位置较单环更多，有助于修饰材料特性。不同原子及单、多环选择对于材料的分子能阶、吸收光谱及溶解度都有相当的影响，且随着环数增加，共轭长度延长，该单元的分子能隙也会越小并改变吸收光谱。
本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物两端的结构为一种拉电子基团，较佳为含有酮类及拉电子基的单环或多环衍生物。该单元因需求不同而有数种原子及单、多环的组合变化，含有酮类拉电子基的材料能够有效地促进分子间的非共价键作用力，提升分子排列及电荷迁移率。此外，随着拉电子基单位的强度及数量提升，分子间电荷转移强度亦显著增加，进一步提升电荷迁移率、材料吸收光强度及调控吸光光谱红移，使其应用领域更为广泛。单、多环的选择可以有更多位置做官能基修饰，调整分子间作用力及拉电子基效果。
请见图8和图9，含有本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的有机光电元件10，常见者如有机光探测器(opd)、有机光伏(opv)电池等，其结构依序包含一基板110、一下电极120、一中间层12和一上电极160，且该中间层12包含一第一载子传输层130、一主动层140和一第二载子传输层150，该主动层140设置于该第一载子传输层130和该第二载子传输层150之间，且该主动层140含有如本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物。
本发明的有机光电元件，依其应用领域，其该中间层12的该第一载子传输层130和该第二载子传输层150的设置顺序可互换，使该第一载子传输层130位于该第二载子传输层150之上，或使该第二载子传输层150位于该第一载子传输层130之上。
作为本发明的有机光电元件的该基板110，其材质为玻璃或塑料。其选用的该下电极120，具高功函数的金属导电层，较佳为铟锡氧化物或其衍生物；而该上电极160则为具低功函数的金属导电层，较佳为使用银、铝、或金。
本发明的有机光电元件的该第一载子传输层130，作为控制光电元件照光后生成的载子传输之用，使用金属氧化物或是导电高分子，较佳为氧化钼(moo3)或pedot:pss；而该第二载子传输层150，同样作为控制光电元件照光后生成的载子传输之用，系使用金属氧化物或是导电高分子，较佳为氧化锌(zno)或pfnbr。
以下，将进一步说明本发明的制备方法。以下所列的化合物n1至n10为本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物。
实施例1：化合物n1、n2的制备
如下文的描述合成化合物m1至m7
a.m1的合成
将dbbt(8g,27.2mmol)秤入500毫升三颈瓶，加入乙醇(120ml)、四氢呋喃(200ml)，以磁石于冰浴下搅拌至完全溶解，缓慢加入nabh4(21g,544mmol)，在冰浴下搅拌30分钟，移除冰浴锅回至室温反应1小时后，酸化粗产物，以乙酸乙酯/水进行萃取三次，搜集有机层加入硫酸镁除水，并将溶剂移除，获得产物白色固体m1(6.5g,90％)。该白色固体m1使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ6.82(s,2h),3.88(s,4h)，见图1。
b.m2的合成
将m1(7g,26.3mmol)、氧化硒(3.5g,31.6mmol)秤入500毫升三颈瓶，加入乙醇(210ml)以磁石搅拌，升温至75℃回流1小时，将反应瓶至于冰浴降温析出为白色固体，抽气过滤并以乙醇冲洗，获得产物白色固体m2(8g,90％)。该白色固体m2使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ7.62(s,2h)，见图2。
c.m3的合成
准备250毫升三颈瓶并加入磁石搅拌，于冰浴下依次加入硫酸(42ml)、发烟硫酸(14ml)及发烟硝酸(35ml)，接着加入m2(6.5g,18.1mmol)，通氮气并缓慢回至室温反应18小时，反应结束后将反应溶液倒入冰块中，待冰块溶解后抽气过滤以水清洗并搜集固体，获得产物黄棕色固体m3(3.5g,43％)。鉴定上因m3分子不含氢原子，因此并无测定氢谱直接往后实验。
d.m4的合成
将m3(3.5g,8.1mmol)、tt-sn(8.9g,17.9mmol)秤入250毫升三颈瓶，加入四氢呋喃(105ml)以磁石搅拌，于室温下以氩气除氧30分钟，在氩气系统下加入三(二亚苄基丙酮)二钯(pd2dba3，298mg,0.33mmol)、三(邻甲苯基)膦(p(o-tolyl)3，396mg,1.30mmol)，升温至70℃回流2小时，以硅胶及硅藻土短柱并去除催化剂，并将溶剂移除，以四氢呋喃及庚烷搅拌溶解，滴入甲醇再结晶析出，抽气过滤搜集固体，获得产物红色固体m4(4.9g,70％)。该红色固体m4使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ7.64(s,2h),7.16(s,2h),2.77(t,j＝7.5hz,4h),1.80-1.77(m,4h),1.41-1.26(m,32h),0.88(t,j＝7.0hz6h)，见图3。
e.m5的合成
将m4(6g,8.0mmol)、pph3(21g,80.4mmol)秤入500毫升三颈瓶，加入odcb(173ml)，于室温下以氩气除氧30分钟，升温180℃回流22小时，反应结束后移出砂锅降回室温，加入甲醇使固体析出成混浊状，搅拌30分钟，抽气过滤搜集固体，过硅胶短柱，以冲提液二氯甲烷/庚烷＝1/1去除极性较小的杂质，再以冲提液四氢呋喃将产物流出，将溶剂移除，获得产物褐色固体m5(3.3g,64％)(鉴定上因m5溶解度不佳，因此略过1hnmr测定直接进行后续步骤)。
f.m6的合成
准备250毫升三颈瓶，将m5(4.1g,8.0mmol)、60％nah(2.6g,64.2mmol)秤入，打入無水dmf(123ml)以磁石于室温下搅拌30分钟，在室温下打入1-碘基-2-己基十二烷(1-iodo-2-hexyldecane，25.5g,72.3mmol)，升温80℃回流5小时，缓慢加入水中止反应至反应瓶不再冒泡，以乙酸乙酯/水进行萃取三次，搜集有机层加入硫酸镁除水，并将溶剂移除，使用硅胶进行硅胶管柱层析(冲提液为庚烷/二氯甲烷＝5/1)，获得产物红色固体m6(4.5g,70％)。该红色固体m6使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ6.97(s,2h),4.52(d,j＝8.0hz,4h),2.79(t,j＝7.8hz,4h),2.09-2.04(m,2h),1.83(p,j＝7.6hz,4h),1.45-0.79(m,92h),0.66(d,j＝7.0hz,6h)，见图4。
g.m7的合成
准备100毫升三颈瓶，将m6(800mg,0.64mmol)秤入，打入無水四氢呋喃(32ml,40v)置于冰浴以磁石搅拌，在冰浴下缓慢打入lda(2.6ml,5.15mmol)，于冰浴中反应30分钟，接着在冰浴下缓慢打入1-甲酰哌啶(1-formylpiperidine，0.71ml,6.44mmol)，加完后移除冰浴，将反应升温回室温反应30分钟，缓慢加入甲醇中止反应至不再冒泡，以乙酸乙酯/水进行萃取三次，搜集有机层加入硫酸镁除水，并将溶剂移除，进行硅胶管柱层析(冲提液为庚烷/二氯甲烷＝1/1)，获得红色油状物m7(470mg,60％)。该红色油状物m7使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ10.11(s,2h),4.55(d,j＝8.0hz,4h),3.17(t,j＝7.8hz,4h),2.04-2.01(m,2h),1.90(p,j＝7.6hz,4h),1.48-0.78(m,92h),0.66(d,j＝7.0hz,6h)，见图5。
h.化合物n1的制备
取100毫升三颈瓶秤取m7(510mg,0.39mmol)、2-(5,6-二氯-3-氧代-2,3-二氢-1h-茚-1-亚基)丙二腈(2-(5,6-dichloro-3-oxo-2,3-dihydro-1h-inden-1-ylidene)malononitrile，452mg,1.96mmol)及氯仿(15ml)以磁石搅拌，并以氩气除氧30分钟，打入吡啶(0.5ml)，升温60℃回流30分钟，反应结束后移出油锅降回室温，将溶剂移除，以甲醇及丙酮分别超音波震荡清洗一次及两次，抽气过滤搜集固体，获得产物深蓝色固体n1(406mg,60％)。该深蓝色固体n1使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ9.12(s,2h),8.55-8.52(m,2h),7.68-7.66(m,2h),4.70(d,j＝7.0hz,4h),3.19(t,j＝7.3hz,4h),2.21-2.17(m,2h),1.85(p,j＝6.8hz,4h),1.49-0.75(m,92h),0.68(d,j＝6.3hz,6h)，见图6。
i.化合物n2的制备
取100毫升三颈瓶秤取m7(510mg,0.39mmol)、2-(5,6-二氯-3-氧代-2,3-二氢-1h-茚-1-亚基)丙二腈(2-(5,6-dichloro-3-oxo-2,3-dihydro-1h-inden-1-ylidene)malononitrile，515mg,1.96mmol)及氯仿(15ml)以磁石搅拌，并以氩气除氧30分钟，打入吡啶(0.5ml)，升温60℃回流30分钟，反应结束后降回室温，将溶剂移除，以甲醇及丙酮分别超音波震荡清洗一次及两次，抽气过滤搜集固体，获得产物深蓝色固体n2(421mg,60％)。该深蓝色固体n2使用1hnmr(500mhz,cdcl3)鉴定的结果为:δ9.15(s,2h),8.77(s,4h),7.93(s,2h),4.70(d,j＝7.5hz,4h),3.20(t,j＝8hz,4h),2.14-2.09(m,2h),1.85(p,j＝7.8hz,4h),1.51-0.75(m,92h),0.67(d,j＝6.8hz,6h)，见图7。
实施例2：化合物n3、n4的制备
实施例3：化合物n5、n6的制备
实施例4：化合物n7、n8的制备
实施例5：化合物n9、n10的制备
含有本发明的二唑的非富勒烯受体化合物的有机光电元件，于以下实施例中，以有机光探测器(opd)和有机光伏(opv)电池的效能测试结果进行说明。
实施例6：效能测试—材料uv吸收及电化学性质
uv吸收：使用紫外光/可见光光谱仪侦测样品的吸收光谱。量测样品以氯仿溶解后，方可进行溶液态的量测。量测固态时，须将样品制备成薄膜，方可进行量测。薄膜的制备：配置样品浓度为5wt％，以玻璃当作基材，用旋转涂布的方式涂布于玻璃上，随后进行固态的量测。
电化学性质：用电化学分析仪来记录氧化与还原电位，以0.1m的四正丁基六氟磷酸铵(bu4npf6，tetra-1-butylammoniumhexafluorophosphate)的乙腈溶液为电解液，以0.01m硝酸银(agno3)与0.1mtbap(tetrabutylammoniumperchlorate)乙腈溶液加入ag/agcl参考电极(referenceelectrode)，铂(pt)为辅助电极(counterelectrode)，碳玻璃电极(glasscarbonelectrode)为工作电极(workelectrode)，并将待测物以氯仿溶解，滴至工作电极上形成薄膜。量测时以50mv/sec的速率扫描并同时记录其氧化还原曲线。做成cv图时，可得其氧化还原电位，并以ferrocene/ferrocenium(fc/fc )当作内参考电位校正后可得其homo及lumo值。计算公式如下：
homo＝－(4.71ev (eox－eref))
lumo＝homo egopt
测量结果如图10和图11，其数值列于如表1
表1本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物实施例的性质比较
实施例7：opd效能测试
使用具有薄层电阻、以预图案化的ito涂覆的玻璃作为基板。依序在中性清洁剂、去离子水、丙酮及异丙醇中超音波震荡处理，在每个步骤中清洗15分钟。用uv-o3清洁器进一步处理洗涤过的基材15分钟。将azo(aluminumdopedzincoxidenanoparticle)的顶涂层，以2000rpm的旋转速率40秒旋转涂布在ito基板上，然后在空气中在120℃下烘烤5分钟。在邻二甲苯中制备活性层溶液(供体聚合物：受体小分子重量比为1:1.2～1:1.5)。聚合物浓度为12～16mg/ml。为了完全溶解聚合物，活性层溶液应在加热板上在100℃下搅拌至少3小时，以ptfe滤膜过滤(孔径0.45～1.2m)，再将活性层溶液加热1小时。随后将溶液置于室温冷却后进行涂布，以涂布转速控制膜厚范围于500～1000nm上下。的后混合膜在100℃下退火5分钟，然后传送至蒸镀机中。在3x10-6torr的真空镀下，沉积三氧化钼的薄层(8nm)作为阳极中间层。使用keithleytm2400sourcemeter仪器纪录无光下的暗电流(id，偏压为-8v)，接着使用太阳光仿真器(具有am1.5g滤光器的氙灯，100mwcm-2)在空气中及室温下量测元件光电流(iph)特性。此处使用具有kg5滤光片的标准硅二极管做为参考电池来校准光强度，以使光谱不匹配的部分达到一致。外部量子效率(eqe)则使用外部量子效率量测器，量测范围为300～1100nm(偏压为0～-8v)，光源校正使用硅(300～1100nm)及锗(1100～1800nm)。测量结果如图12和图13，其相关数值列于如表2
表2使用本发明的opd效能测试结果比较
表2中与n2混合的化合物p1，其化学式如下：
p1的化合物结构与us8,772,442b2中所公开的polymer10a相同。
实施例8：opv效能测试
使用具有薄层电阻、以预图案化的ito涂覆的玻璃作为基板。依序在中性清洁剂、去离子水、丙酮及异丙醇中超音波震荡处理，在每个步骤中清洗15分钟。用uv-o3清洁器进一步处理洗涤过的基材15分钟。将zno(二乙基锌溶液，在甲苯中15wt％，用四氢呋喃稀释)顶涂层，以5000rpm的旋转速率30秒旋转涂布在ito基板上，然后在空气中在120℃下烘烤20分钟。在o-xylene中制备活性层溶液，并加入适量添加剂以调整薄膜型态(供体聚合物：受体小分子重量比为1:1.2～1:1.5)。聚合物浓度为8～10mgml-1。为了完全溶解聚合物，活性层溶液应在加热版上在100℃下搅拌至少3小时。随后将活性层溶液置于室温冷却后进行涂布，以涂布转速控制膜厚范围于100nm上下。的后混合膜在120℃下退火5分钟，然后传送至蒸镀机中。在3x10-6torr的真空镀下，沉积moo3薄层(8nm)作为阳极中间层。使用太阳光仿真器(具有am1.5g滤光器的氙灯，100mwcm-2)在空气中及室温下量测元件j-v特性。此处使用具有kg5滤光片的标准硅二极管做为参考电池来校准光强度，以使光谱不匹配部分达到一致。使用keithley2400sourcemeter仪器纪录j-v特性。典型的电池具有4mm2的元件面积，其由具有孔径的金属屏蔽对准元件面积所定义。pce为每片元件上4个有效点的测量结果取平均值而得。
测量结果如图14，相关数值列于如表3
表3使用本发明的opv效能测试结果比较
表2中与n1混合的化合物p2，其化学式如下：
p2的化合物结构发表于joule2020,4,189-206期刊文献中。
由上述的测试结果可知，本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物与现有的非富勒烯受体相较，其homo值有所提升，并维持一定的lumo值，使能隙得以降低；当应用于opd时，本发明的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物亦展现良好的漏电表现并且在940nm光谱区有高eqe值表现，当应用于opv时同样具有良好的光电转换效率。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围內。
1.一种含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物，其特征在于，如下式
其中，
ar1为一五元杂环；
ar2为一c5～c20的单环或多环芳香族杂环衍生物；
π为一c5～c20的单环或多环芳香族杂环衍生物，其中m＝0～5；以及
eg为一含有酮类及拉电子基的单环或多环衍生物。
2.如权利要求1的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物，其特征在于，其中ar1为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r1为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、和卤素所组成的群组的至少一者。
3.如权利要求1的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物，其特征在于，其中ar2为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r2为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、卤素、和经r1取代的苯环、五元杂环和六元杂环所组成的群组的至少一者。
4.如权利要求1的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物，其特征在于，其中π为选自由
所组成的群组的所组成的群组的至少一者，其取代基r3为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、和卤素所组成的群组的至少一者。
5.如权利要求1的含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物，其特征在于，其中eg为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r4为选自由氢原子、卤素、c1～c20的烷基、c1～c20的氧烷基、羰基、酯基和氰基所组成的群组的至少一者。
6.一种有机光电元件，其特征在于，该有机光电元件系包含一基板；
一下电极，其系设置于该基板之上；
一上电极，其系与该下电极相对设置；以及
一中间层，其系设置于该下电极与该上电极之间，该中间层系包含一第一载子传输层、一主动层和一第二载子传输层，该主动层设置于该第一载子传输层和该第二载子传输层之间，且该主动层系含一种含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物，如下式
其中，
ar1为一五元杂环；
ar2为一c5～c20的单环或多环芳香族杂环衍生物；
π为一c5～c20的单环或多环芳香族杂环衍生物，其中m＝0～5；以及
eg为一含有酮类及拉电子基的单环或多环衍生物。
7.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该主动层系设置于该第一载子传输层之上，且该第二载子传输层系设置于该主动层之上。
8.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该主动层系设置于该第二载子传输层之上，且该第一载子传输层系设置于该主动层之上。
9.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该第一载子传输层系含有氧化钼(moo3)或pedot:pss。
10.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该第二载子传输层系含有氧化锌(zno)或pfnbr。
11.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的ar1为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r1为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、和卤素所组成的群组的至少一者。
12.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的ar2为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r2为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、卤素、和经r1取代的苯环、五元杂环和六元杂环所组成的群组的至少一者。
13.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的π为选自由
所组成的群组的所组成的群组的至少一者，其取代基r3为选自由c1～c30的直链烷基、支链烷基、硅烷基、酯基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、含有烯或炔的烷基、含有氰基、硝基、羟基或酮基取代的烷基、和卤素所组成的群组的至少一者。
14.如权利要求6的有机光电元件，其特征在于，其中该含苯并硒二唑的非富勒烯受体化合物的eg为选自由
所组成的群组的至少一者，其取代基r4为选自由氢原子、卤素、c1～c20的烷基、c1～c20的氧烷基、羰基、酯基和氰基所组成的群组的至少一者。
技术总结