本發明涉及有機半導體材料領域，具體涉及一種七并稠雜環有機化合物及其應用。
背景技術：
1、隨著全球人口的增長和經濟的發展，傳統化石燃料的儲量正在逐漸枯竭。太陽能作為一種無限且可再生的能源，可以極大地緩解能源短缺的問題。太陽能電池的發展按時間順序大體分為三代：第一代為以單晶硅和多晶硅為主的硅基太陽能電池，此類電池目前技術發展最為成熟且市場占有率最高；第二代為薄膜光伏電池，如以銅銦硒、碲化鎘、銅銦鎵硒為主的光伏電池；第三代則是以鈣鈦礦和有機光伏為代表的光伏電池技術。有機光伏在室外的光電轉換效率相對于硅基和鈣鈦礦電池有一定的差距，但由于具有其材料環境友好、質量輕、柔性可卷曲、可大規模卷對卷印刷生產等獨特優勢，近年來備受科學研究及產業應用的關注。近年來，隨著物聯網技術的飛速發展，分布于室內的低功耗電子器件對離網供能提出了更高的需求。而有機光伏器件由于分子光吸收易調、材料對人體無害、低光照下光電轉換性能優異，使其成為了室內光電轉換的最理想選擇。
2、2015年，占肖衛課題組報道了稠環結構的非富勒烯受體材料itic，與給體聚合物ptb7-th搭配實現了當時的最高光電轉換效率6.8％，開啟了基于非富勒烯受體材實現高pce的新篇章。隨后基于itic材料的優化以及器件結構的調整，其器件效率也得到了提升，目前在標準太陽光下其光電轉換效率已超過18％。后續隨著新一代高效受體材料y系非富勒烯受體材料的出現，目前高校與科研機構主要研究方向集中在基于y系受體材料及器件的開發與優化，對itic結構的研究大大減少。
3、在室內有機光伏發展方面，基于室內光譜與太陽光譜分布不同的原因，目前開發的基于在太陽光下高效的非富勒烯受體材料并不適用于室內光有機光伏器件。隨著物聯網、智慧家居等新興產業的發展，為了降低對鋰電池等的依賴，對于弱光發電技術的需求正日益增長。目前，有機室內光伏材料的開發十分緩慢，新材料的出現很少，導致室內光伏技術的發展相對于室外光伏技術發展較慢。因此，亟需開發新型適用于室內光伏的高效非富勒烯受體材料，提高有機光伏在室內光下的光電轉換效率，使其能夠滿足上述新興產業的需求。
技術實現思路
1、基于此，為了推動室內光伏技術發展和產業化進程，本發明旨在開發出一種新型高效的七并稠雜環有機化合物，將其作為光活性層受體材料應用于室內光伏器件中，其器件表現出優異的光電性能。
2、本發明第一方面涉及一種七并稠雜環有機化合物，具有如通式(i)所示的結構：
3、
4、其中：
5、m每次出現，獨立選自o或c(cn)2；
6、r1每次出現，獨立選自具有3-12個碳原子的支鏈烷基，或具有3-12個碳原子的支鏈烷氧基；
7、r2每次出現，獨立選自具有1-10個碳原子的直鏈烷基；
8、r3每次出現，獨立選自-h(氫)、-d(氘)、甲基、-f、-cl、-br、-i、-cf3或-cn；
9、y每次出現，獨立選自s或se；
10、m每次出現，獨立選自0或1。
11、在一可選地實施例中，所述r1每次出現，獨立選自具有3-12個碳原子的支鏈烷基；進一步地，所述r1每次出現，獨立選自異丙基、
12、在某一具體實施例中，所述r1均選自
13、在一可選地實施例中，所述r1每次出現，獨立選自具有8-12個碳原子的支鏈烷氧基；進一步地，所述r1每次出現，獨立選自
14、在某一具體實施例中，所述r1均選自
15、在一可選地實施例中，所述y均選自s。
16、在可選地一實施例中，所述選自
17、進一步地，所述r2每次出現，獨立選自具有6-8個碳原子的直鏈烷基；更進一步地，所述r2每次出現，獨立選自-c6h13或-c8h17。
18、在一實施例中，所述r2均選自-c6h13。
19、在另一實施例中，所述r2均選自-c8h17。
20、在一實施例中，所述選自
21、在一實施例中，所述m＝0，所述選自
22、在另一實施例中，所述m＝1，所述選自
23、在一具體實施例中，所述選自如下任一基團：
24、
25、優選地，按照本發明所述的七并稠雜環有機化合物，具有如下結構但不限于此：
26、
27、
28、本發明第二方面涉及一種用于室內有機光伏器件的受體材料，所述受體材料選自如第一方面所述的七并稠雜環有機化合物。
29、本發明第三方面涉及一種有機光伏器件，所述有機光伏器件包含陰極、陽極以及位于陰極和陽極之間的光活性層，所述光活性層中包含如第一方面所述的七并稠雜環有機化合物。
30、進一步地，所述光活性層包含光活性層給體材料和光活性層受體材料，所述光活性層受體材料包含如第一方面所述的七并稠雜環有機化合物，所述給體材料選自聚合物給體材料。
31、優選地，所述給體材料選自：pbdb-t、pm6、pm7、d18、d18-cl、pbqx-tcl、pbqx-tf、pqm-cl、ptq10、ptq11中的一種、兩種或兩種以上，但不限于此。
32、
33、所述光活性層制備方法為：將光活性層給體材料和受體材料按一定的質量比溶于有機溶劑中，攪拌均勻充分溶解得到光活性層溶液。
34、所述有機溶劑優選自四氫萘、1,5-二甲基四氫呋喃、甲基四氫呋喃、十氫化萘、氯苯、鄰二氯苯、1,2,4-三氯苯、1,4-二甲基萘、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、均三甲苯、鄰二乙苯、間二乙苯、對二乙苯、1,2,3,4-四甲苯、1,2,3,5-四甲苯、1,2,4,5-四甲苯、苯乙酮、二苯醚、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烯、三氯乙烯、1，2-三氯三氟乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、四氯化碳、四氫呋喃、苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、1-甲基萘、嗎啉、1,4-二惡烷、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、環戊酮、環己酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、二硫化碳、四氯化碳、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、茚滿、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、乙腈、六甲基磷酰胺中的一種，或兩種及以上的混合物。
35、在一實施例中，上述光活性層溶液還可以進一步包括添加劑，用于調節粘度、調節成膜性能、提高附著性等。添加劑可以選自但不限于1，8-二碘辛烷(dio)、二苯醚(dpe)、蒽、1,4-二碘苯(dib)、1,3-二溴-5-氯苯(dbcl)、3,5-二氯溴苯(dcbb)、1-氯萘(1-cn)、1,3,5-三溴苯(tbb)等，但不限于此。
36、上述溶液通過打印或涂布的制備方法用于制備光活性層。打印或涂布的制備方法可以為但不限于噴墨打印、凹版印刷、噴印、活版印刷、絲網印刷、浸涂、旋轉涂布、刮刀涂布、輥筒印花、扭轉輥印刷、平版印刷、柔版印刷、輪轉印刷、噴涂、刷涂、移印、狹縫型擠壓式涂布等。首選的是狹縫涂布、旋轉涂布及噴墨印刷。
37、所述光活性層給體材料與受體材料在有機溶劑中的質量比優選為：1:0.8～1:1.5；進一步，所述光活性層給體材料與受體材料在有機溶劑中的質量比優選地：1:1～1:1.5；所述光活性層給體材料與受體材料在有機溶劑中的質量比優選地：1:1～1:1.2。
38、所述光活性層給體材料在有機溶劑中的濃度優選地3～15mg/ml；進一步地，所述光活性層給體材料在有機溶劑中的濃度優選地4～10mg/ml。
39、在一實施例中，按照本發明所述的有機光伏器件，包含由下到上以此層疊的陽極、陽極緩沖層、光活性層、陰極緩沖層及陰極層。所述光活性層材料的描述同上所示。
40、所述陽極和陰極中至少有一個是透明或者半透明的，以便于光線入射。用于制備電極的材料可以選自金屬，例如釩(v)、鉻(cr)、鋅(zn)、銀(ag)、鋁(al)、鉑(pt)、鎢(w)、銅(cu)、鉬(mo)、金(au)、鎳(ni)、鈀(pd)，或上述金屬的合金等；導電納米材料，例如金屬納米線，納米粒子漿料，石墨烯，碳納米管等；金屬氧化物，例如氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ito)、氧化銦鋅(izo)等；金屬和氧化物的組合，例如zno∶al或sno2∶sb等；以及導電聚合物，例如pedot：pss、聚吡咯和聚苯胺等；或具有多層結構的材料，例如lif/al、lio2/al、lif/fe、moo3/al、al∶li、al∶baf2以及al∶baf2∶ba等，但不限于此。
41、在一具體實施例中，所述陽極材料選自ito，所述陰極材料選自銀(ag)或鋁(al)。
42、在另一具體實施例中，所述陰極材料選自ito，所述陽極材料選自銀(ag)或鋁(al)。
43、優選地，所述陰極緩沖層材料可以選自低功函的金屬絡合物、金屬氧化物、金屬鹽等，例如8-羥基喹啉的金屬絡合物、包含alq3的絡合物、包含liq的金屬絡合物、lif、ca、鈦氧化物(tiox)、氧化鋅(zno)、碳酸銫(cs2co3)等；也可以是聚合物材料，例如pfn-br或pfn或pdinn或pdino或pndit-f3n-br或pndit-f3n等，但不限于此。
44、所述陽極緩沖層材料選自pedot：pss、鉬氧化物(moox)、氧化釩(v2o5)、氧化鎳(nio)、鎢氧化物(wox，優選的，x選自2或3)、小分子自組裝材料如2pacz、meo-2pacz等，但不限于此。
45、應說明的是，為了改善有機光伏電池器件性能，所述有機光伏電池還可以進一步包含其他功能層，包括但不限于電荷阻擋層、電荷傳輸層以及鈍化層。
46、進一步，有機光伏電池還包括基底。在一實施例中，所述基底設置在陽極的一側且與光活性層不同側。在另一實施例中，所述基底設置在陰極的一側且與光活性層不同側。
47、在一實施例中，作為基底，可以使用具有優良的透明度、表面平滑性、易操作性和防水性的基底。具體地，可使用玻璃基底、薄膜玻璃基底或透明塑料基底。塑料基底可包括單層或多層形式的膜，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚醚酮(peek)、聚酰亞胺(pi)、聚對二甲苯(parylene)等，但不限于此，也可使用通常用于有機太陽能電池的基底。
48、在一實施例中，按照本發明所述的有機光伏器件為室內有機光伏器件。
49、進一步地，按照本發明所述的室內有機光伏器件主要用于智慧物聯、智慧家居等領域。
50、與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：
51、本發明通過調整其分子結構，在通式(1)中引入r1且r1選自支鏈的烷基或烷氧基，從而一方面改善了分子形貌的堆積，改善了其在薄膜中的π-π堆積和電荷傳輸性能。另一方面微調了分子的能級以及提升了分子的溶解性，從而與給體材料共混后實現了更加均一穩定的薄膜以及提升了激子解離與傳輸。通過器件實施例可以看出，將本發明所述的七并稠雜環有機化合物作為受體材料應用于室內光伏器件中時，其室內光電轉換效率突破了30％，可滿足室內光伏器件的產品化應用需求，大大提升了itic構型受體材料在室內光伏中的應用前景。