CN109134513B

CN109134513B - 一种稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109134513B
Application number: CN201811049106.5A
Authority: CN
Inventors: 邹应萍; 张云强; 袁俊; 周流洋; 彭红建
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: WO2020052194A1; CN109134513A

Abstract

本发明公开了一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料及其制备方法和应用。稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料包括稠环苯并噻二唑中心核与吸电子端基，稠环苯并噻二唑中心核为氮桥梯形稠环结构，吸电子端基连接在中心核的两端，其制备过程为以4,7‑二溴‑5,6‑二硝基苯并噻二唑为原料，依次通过Stille偶联及Vilsmeier‑Haack反应得到稠环苯并噻二唑中心核，再通过Knoevenagel反应引入端基结构，得到稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料。该受体材料溶解性好，易于加工成膜，且具有良好的光电转换功能，用于制备有机太阳能电池器件，光电转换效率达到近16％的单节电池转换效率。

Description

一种稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种有机太阳能电池受体材料，特别涉及一种稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料，还涉及其制备方法和在有机太阳能电池中的应用，属于有机太阳能电池材料制备技术领域。

背景技术

随着能源问题的日益严重，发展新型能源迫在眉睫，而太阳能由于具有清洁无污染，且取之不尽，用之不竭等诸多优点而具有很大发展前景。如何更好的利用太阳能是应对能源危机的关键解决办法。有机太阳能电池因其具有柔性、价格低廉，可低成本制备引起研究学者的广泛关注。经过二十多年的发展，目前单层异质结的有机太阳能电池的效率已经达到14％，在未来很有可能会取代传统的硅基电池。[Advanced Materials.2018,30(20):1800868]及[Advanced Materials.2018, 30(16):1707170]公开有机太阳能电池最常用的给体材料PTB7-Th(PCE10)的吸收范围为550-780nm，其光学带隙(Eg^opt＝1.59eV)较窄，与一般常用的非富勒烯受体材料有较多的重叠，因此，设计并合成更窄带隙(Eg^opt<1.5eV)的非富勒烯受体与低或中等带隙的给体聚合物相匹配的给体材料将是一个新的发展方向。[Advanced Energy Materials.2013,3(1):54-59.]

发明内容

针对现有有机太阳能电池中有机受体材料存在光电转换效率低等问题，本发明的第一个目的是在于提供一种成膜性好，光电转换效率较高的稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料。

本发明的第二个目的是在于提供一种条件温和，操作简单的制备稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料的方法。

本发明的第三个目的是在于提供稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料的应用，稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料与给体材料更加互补的吸收、具有与给体材料更加匹配的能级和具有高而平衡的载流子迁移率，可以用于制备高短路电流和能量转换效率的有机太阳能电池。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料，其具有式1结构：

其中，

R₁为C₁～C₂₀的烷基；

Ar为噻吩基团、噻吩衍生物基团、并二噻吩基团、并二噻吩衍生物基团、并三噻吩基、并三噻吩衍生物基团、苯并二噻吩基团、苯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二噻吩基团、吡咯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二苯基团、吡咯并二苯衍生物基团、戊烷并二噻吩基团、戊烷并二噻吩衍生物基团、戊烷并二苯基团或戊烷并二苯衍生物基团；Ar选自噻吩衍生物基团时，指的是噻吩环上包含一些常见的取代基团，如C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、羰基、酯基(如C₁～C₂₀烷氧酰基)、苯基、取代苯基(苯环上主要含C₁～C₂₀的烷基或C₁～C₂₀的烷氧基)、噻吩基或取代噻吩基(噻吩环上主要含C₁～C₂₀的烷基或C₁～C₂₀的烷氧基)；同样， Ar选自苯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二苯衍生物基团、戊烷并二噻吩衍生物基团或戊烷并二苯衍生物基团时，指的是苯并二噻吩、吡咯并二噻吩、吡咯并二苯、戊烷并二噻吩或戊烷并二苯上也包含与噻吩衍生物基团上类似的一些常见的取代基团；

EG为以下基团中任意一种：(虚线处为连接位置)

其中，

R₂为氢原子、卤素取代基(卤素取代基为氟、氯、溴或碘)、C₁～C₂₀的烷基、 C₁～C₂₀的烷氧基、羰基、酯基(如C₁～C₂₀烷氧酰基)或氰基。

本发明的稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料包括稠环苯并噻二唑中心核与吸电子端基，稠环苯并噻二唑中心核为氮桥梯形稠环结构，吸电子端基连接在中心核的两端。

本发明的稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料使用稠环苯并噻二唑中心核单元，并且在稠环苯并噻二唑中心单元上进行以下结构设计：(1)使用氮原子将苯并噻二唑与共轭基团相连,通过氮原子的孤对电子对参与共轭,增加共轭体系电子云密度,提高中心核的给电子能力；(2)引入简单的烷基链在氮原子上不仅可以增加中心核的区域平整性从而潜在提高电荷迁移率，还可以进一步改善材料溶解性能，提高加工性能；(3)引入吸电子的苯并噻二唑结构在中心核单元可以有效拓宽材料的吸收,吸收系数和能级。

本发明的稠环非富勒烯受体材料具有良好的溶解性，易于加工成膜，具有较强的可见近红外吸光系性能及较高的电荷迁移率(≥10^-4cm²·V^-1·s^-1)。能用于制备高短路电流和能量转换效率的太阳能电池材料，是一类富有潜力受体材料。与现有技术中的富勒烯及其衍生物材料相比，它可以调控能级，具有很好的成膜性，具有较高的光电转换效率，其成品可以制成柔性太阳能电池板，具有高效、价格低廉优点。

优选的方案，Ar为以下基团中任意一种(这些基团都具有共性，具有相似的化学性质，主体均是噻吩和/或苯环构建成的共轭体系，共轭体系上可以包含一些常见的取代基团)：(虚线处为连接位置)

其中，

R₃为C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、羰基、酯基(优选为C₁～C₂₀的烷氧酰基)、苯基、取代苯基(优选的取代苯基包含至少一个C₁～C₂₀的烷基和/或C₁～C₂₀的烷氧基，最优选为包含一个C₁～C₂₀的烷基或C₁～C₂₀的烷氧基)、噻吩基、或取代噻吩基(优选的取代噻吩基包含至少一个C₁～C₂₀的烷基和/或C₁～C₂₀的烷氧基，最优选为包含一个C₁～C₂₀的烷基或C₁～C₂₀的烷氧基)。

本发明还提供了一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)将4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑和化合物A通过stille偶联反应得到化合物B：

2)化合物B进行缩合闭环反应得到化合物C：

3)化合物C与卤代烷烃通过亲核取代反应得到化合物D；

所述卤代烷烃为R₁X；

其中，R₁为C₁～C₂₀的烷基；X为卤素；

4)化合物D通过Vilsmeier-Haack反应得到化合物E；

5)化合物E和EG酮通过Knoevenagel反应，即得；

所述EG酮为以下结构中任意一种(这些酮类化合物均为可以购买的常规化合物)：

其中，

R₂为氢原子、卤素、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、羰基、酯基(如C₁～C₂₀烷氧酰基)或氰基。

优选的方案，所述stille偶联反应的条件为：溶剂为四氢呋喃，催化剂为双三苯基膦二氯化钯，催化剂的加入量为化合物A摩尔量的0.01％～10％；4,7-二溴 -5,6-二硝基苯并噻二唑和化合物A的摩尔比为1:2.2～3.5；在80～100℃温度下回流反应24～48小时。

优选的方案，所述缩合闭环反应的条件为：溶剂为邻二氯苯，催化剂为亚磷酸三乙酯；催化剂与化合物B的摩尔量为30～50:1；在160～180℃温度下回流反应16～20小时。

优选的方案，所述亲核取代反应的条件为：以二甲基亚砜为溶剂，氢氧化钾作为中和剂，卤代烷烃与化合物C的摩尔比为3～5:1；在80～100℃温度下回流反应15～24小时。

优选的方案，所述Vilsmeier-Haack反应的条件为：溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，三氯氧磷为甲酰化试剂，化合物D与三氯氧磷的摩尔比为1∶15～20；在 80～105℃温度下回流反应8～12小时。

优选的方案，所述Knoevenagel反应的条件为：氯仿为溶剂，吡啶为缚酸剂，化合物E与EG酮的摩尔比为1:5～12；在60～70℃温度下回流反应12～16小时。

本发明还提供了一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料的应用，其作为有机太阳能电池受体材料应用。

优选的方案，将稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料与电子给体材料制成光电转换层用于有机太阳能电池器件。光电转换层的具体制备过程为：将稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料与电子给体材料混合，加入溶剂溶解，得到浆液，所述浆液涂覆在导电玻璃上制备成薄膜，然后制备有机太阳能电池器件。溶剂一般采用三氯甲烷、邻二氯苯以及四氢呋喃中至少一种。稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料可以溶于常规的有机溶剂，具有较好的加工性能。

较优选的方案，稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料与电子给体材料的摩尔比为1～1.5:1。

较优选的方案，所述电子给体材料为PCE10、PCE12、P3HT及其他有机电子给体材料。

本发明的稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料的具体合成路线及步骤表示如下:

(1)4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑和化合物A通过stille偶联反应得到化合物B：溶剂为四氢呋喃，催化剂为双三苯基膦二氯化钯，催化剂的加入量为化合物A摩尔量的0.01％～10％；4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑和化合物A的摩尔比为1:2.2；在80～100℃温度下回流反应24～48小时；

(2)化合物B、亚磷酸三乙酯和邻二氯苯在氩气保护下进行缩合闭环反应得到化合物C：溶剂为邻二氯苯，催化剂为亚磷酸三乙酯；催化剂与化合物B 的摩尔量为30:1；在160～180℃温度下回流反应16～20小时；

(3)化合物C与卤代烃在碱性条件下通过亲核取代反应得到化合物D；以二甲基亚砜为溶剂，氢氧化钾作为中和剂，卤代烷烃与化合物C的摩尔比为3:1；在80～100℃温度下回流反应15～24小时；

(4)化合物E由化合物D通过Vilsmeier-Haack反应得到；溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，三氯氧磷为甲酰化试剂，化合物D与三氯氧磷的摩尔比为1：15；在80～105℃温度下回流反应8～12小时；

(5)中间体E和EG酮通过Knoevenagel反应得到式1所示结构化合物；氯仿为溶剂，吡啶为缚酸剂，化合物E与EG酮的摩尔比为1:10；在60～70℃温度下回流反应12～16小时。

相对于现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明的稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料具有特殊的分子结构，其主体包括稠环苯并噻二唑中心核与吸电子端基，稠环苯并噻二唑中心核为氮桥梯形稠环结构，吸电子端基连接在中心核的两端，同时还修饰有烷链或烷氧链。稠环苯并噻二唑中心核单元通过氮原子将苯并噻二唑与共轭基团相连,通过氮原子的孤对电子对参与共轭,增加共轭体系电子云密度,提高中心核的给电子能力。同时，在在氮原子上引入烷基链，不仅可以增加中心核的区域平整性从而潜在提高电荷迁移率还可以进一步改善材料溶解性能。在稠环苯并噻二唑中心核单元两端同时引入吸电子可以有效拓宽材料的吸收和吸收系数。

本发明稠环非富勒烯受体材料具有良好的溶解性，易于加工成膜，具有较强的可见近红外吸光系性能及较高的电荷迁移率(≥10^-4cm²·V^-1·s^-1)，能用于制备高短路电流和能量转换效率的太阳能电池材料，是一类富有潜力受体材料.

本发明的环苯并噻二唑非富勒烯受体材料与之前的富勒烯及其衍生物材料相比，它可以调控能级，具有很好的成膜性，具有较高的光电转换效率，其成品可以制成柔性太阳能电池板。

本发明的环苯并噻二唑非富勒烯受体材料合成条件温和、价格低廉，有利于实现大规模生产。

附图说明

【图1】为实施例1制备得到的受体材料ZYQ3的合成路线图。

【图2】为实施例1制备得到的受体材料ZYQ3的¹HNMR。

【图3】为实施例1制备得到的受体材料ZYQ3的¹³CNMR。

【图4】为实施例1制备得到的受体材料ZYQ3在氯仿溶液中和薄膜状态下的吸收谱图。

【图5】为实施例1制备有机太阳电池的电流-电压(J-V)曲线图。

【图6】为实施例1制备有机太阳电池的外量子效率(EQE)曲线图。

【图7】为实施例2制备得到的受体材料ZYQ4的合成路线图。

【图8】为实施例2制备得到的受体材料ZYQ4的¹HNMR。

【图9】为实施例2制备得到的受体材料ZYQ4的¹³CNMR。

【图10】为实施例2制备得到的受体材料ZYQ4在氯仿溶液中和薄膜状态下的吸收谱图。

【图11】为实施例2制备得到的受体材料ZYQ4的循环伏安曲线图。

【图12】为实施例2制备有机太阳电池的电流-电压(J-V)曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实验方式来进一步说明本发明的技术方案。

以下实施例中使用的二氯甲烷，石油醚购于天津恒兴化学试剂厂；4,7-二溴苯并噻二唑，双三苯基膦二氯化钯，无水N,N-二甲基甲酰胺，三氯氧磷，亚磷酸三乙酯，无水四氢呋喃购于萨恩化学(上海)有限公司；3-(二氰基亚甲基) 靛酮购于苏州纳凯科技有限公司。以上所购试剂直接使用，未再处理。

实施例1

上述所述的R₁为

为R₃为

EG为

时，受体材料的制备如下：

(1)4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑和化合物A通过stille偶联反应得到化合物B：

化合物B的合成：在250ml圆底烧瓶中，称取4,7-二溴-5，6-二硝基苯并噻二唑(7.68g,20mmol)和三丁基(6-十一基噻吩并[3,2-b]噻吩-2-基)锡烷(25.68g, 44mmol)溶于100ml四氢呋喃中，氩气保护下将双三苯基膦二氯化钯(0.62g,0.88mmol)加入体系中。混合液在80℃下回流20小时。冷却至室温，旋干四氢呋喃，用二氯甲烷萃取，旋干溶剂得到粗产品，用硅胶柱层析分离提纯，得到红色固体(10.54g)，即为化合物B；

(2)化合物B，亚磷酸三乙酯和邻二氯苯在氩气保护下进行缩合闭环反应得到化合物C：

化合物C的合成：在250ml圆底烧瓶中，加入化合物B(8.1g,10mmol)，亚磷酸三乙酯(50ml)和邻二氯苯(20ml)。氩气保护下，混合液在180摄氏度下反应15小时。冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色液体，用硅胶柱层析分离提纯，得到黄色固体(3.73g)，即为化合物C：

(3)化合物C在碱性条件下通过亲核取代反应得到化合物D；

在250ml烧瓶中，加入化合物C(3.73g,5mmol)，氢氧化钾(2g,35.64mmol)，溴代异辛烷(2.90g,15mmol)和二甲基亚砜(120ml)，氩气保护下，混合液在80℃下反应16小时，冷却至室温，二氯甲烷萃取，旋干溶剂，用硅胶柱层析分离提纯，得到红色固体(2.19g)，即为化合物D：

(4)化合物E由化合物D通过Vilsmeier-Haack反应得到；

化合物E的合成。在100ml三口烧瓶中，加入化合物D(0.45g,0.46mmol)和无水N,N-甲酰胺(20ml)，降温度降至0℃，加入三氯氧磷(1ml),搅拌反应2小时。将温度升至90℃搅拌过夜，冷却至室温，二氯甲烷萃取，旋干溶剂，用硅胶柱层析分离提纯，得到亮黄色固体(0.35g,0.34mmol)，即为化合物E；

(5)化合物E和3-(二氰基亚甲基)靛酮通过Knoevenagel反应得到ZYQ3 受体材料：

受体材料ZYQ3的合成：在250ml圆底烧瓶中，将化合物E(0.102g,0.10mmol)和 3-(二氰基亚甲基)靛酮(0.20g,1.00mmol)溶于45ml氯仿中，加入1ml吡啶，混合液在氩气保护下回流反应12小时，冷却至室温，倒入200ml无水甲醇中，抽滤得到粗产物，用硅胶柱层析分离提纯，得到深蓝色固体(0.10g)，即为受体材料ZYQ3。

化合物E的产率为65％，核磁谱为¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ10.07(s, 2H),4.62–4.52(m,4H),3.13(t,J＝7.6Hz,4H),1.97–1.83(m,6H),1.45–1.36(m, 4H),1.31(d,J＝7.9Hz,4H),1.19(s,26H),0.97(d,J＝3.2Hz,4H),0.81(dd,J＝ 17.4,10.8Hz,18H),0.63–0.50(m,12H).

受体材料ZYQ3的产率85％，核磁谱为¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.14(s, 2H),8.68(dd,J＝5.7,2.9Hz,2H),7.96(dt,J＝7.3,3.7Hz,2H),7.84–7.71(m,4H), 4.90–4.66(m,4H),3.22(t,J＝7.6Hz,4H),2.23–2.09(m,2H),1.97–1.81(m,4H), 1.57–1.46(m,7H),1.37(s,4H),1.23(d,J＝21.3Hz,27H),1.04(d,J＝23.1Hz, 10H),0.86(t,J＝6.7Hz,6H),0.81–0.73(m,6H),0.68(dd,J＝7.6,6.7Hz,6H).

化合物PCE12(也称PBDB-T)的结构式为

R＝2-ethylhexyl

化合物PCE10的结构式为

R＝2-ethylhexyl

采用商业化的PCE12或者PCE10为给体材料，ZYQ3为受体材料，按照 ITO/PEDOT:PSS/PCE12:ZYQ3/PDINO/Al制作成的太阳能电池的性能。表1和表 2列出了太阳能电池的活性层中两个材料PCE12和ZYQ3在不同比例下电池所表现出来的性能参数。

表1

表2

实施例2

上述所述的R₁为

为R₃为

EG为

时，受体材料的制备如下： (1)实验步骤与实施例1的实验步骤基本相同，根据实施例1实验步骤制备得到化合物E；(2)化合物E和5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)靛酮通过Knoevenagel反应得到ZYQ4受体材料：

受体材料ZYQ4的合成：在250ml圆底烧瓶中，将化合物E(0.154g,0.15mmol)和 3-(二氰基亚甲基)靛酮0.345g,1.50mmol)溶于45ml氯仿中，加入1ml吡啶，混合液在氩气保护下回流反应12小时，冷却至室温，倒入200ml无水甲醇中，抽滤得到粗产物，用硅胶柱层析分离提纯，得到深蓝色固体(0.140g)，即为受体材料ZYQ4。

受体材料ZYQ4的产率65％，核磁谱为¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ10.07 (s,1H),4.68–4.48(m,2H),3.13(t,J＝7.6Hz,2H),1.88(ddd,J＝22.6,13.6,6.9Hz, 3H),1.46–1.10(m,18H),1.10–0.68(m,12H),0.70–0.46(m,6H).

采用商业化的PBDB-T-F或PCE12为给体材料，ZYQ4为受体材料，按照 ITO/PEDOT:PSS/PBDB-T-F(或PCE 12):ZYQ4/PDINO/Al制作成的太阳能电池的性能。表3列出了太阳能电池的活性层中两个材料PBDB-T-F或PCE12和ZYQ4在电池中所表现出来的性能参数。

表3

Claims

1.一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料，其特征在于：具有式1结构：

其中，

R₁为C₁～C₂₀的烷基；

EG为以下基团中任意一种：

其中，

R₂为氢原子、卤素取代基、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基或氰基；

Ar为以下基团：

其中，

R₃为C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、苯基、取代苯基、噻吩基或取代噻吩基；所述取代苯基包含至少一个C₁～C₂₀的烷基和/或C₁～C₂₀的烷氧基；所述取代噻吩基包含至少一个C₁～C₂₀的烷基和/或C₁～C₂₀的烷氧基。

2.权利要求1所述的一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2)化合物B进行缩合闭环反应得到化合物C：

3)化合物C与卤代烷烃通过亲核取代反应得到化合物D；

所述卤代烷烃为R₁X；

其中，R₁为C₁～C₂₀的烷基；X为卤素；

4)化合物D通过Vilsmeier-Haack反应得到化合物E；

5)化合物E和EG酮通过Knoevenagel反应，即得；

所述EG酮为以下结构中任意一种：

其中，

R₂为氢原子、卤素、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基或氰基。

3.根据权利要求2所述的一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料的制备方法，其特征在于：所述stille偶联反应的条件为：溶剂为四氢呋喃，催化剂为双三苯基膦二氯化钯，催化剂的加入量为化合物A摩尔量的0.01％～10％；4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑和化合物A的摩尔比为1:2.2～3.5；在80～100℃温度下回流反应24～48小时；

所述缩合闭环反应的条件为：溶剂为邻二氯苯，催化剂为亚磷酸三乙酯；催化剂与化合物B的摩尔量为30～40:1；在160～180℃温度下回流反应16～20小时；

所述亲核取代反应的条件为：以二甲基亚砜为溶剂，氢氧化钾作为中和剂，卤代烷烃与化合物C的摩尔比为3～6:1；在80～100℃温度下回流反应15～24小时；

所述Vilsmeier-Haack反应的条件为：溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，三氯氧磷为甲酰化试剂，化合物D与三氯氧磷的摩尔比为1：15～25；在80～105℃温度下回流反应8～12小时；

所述Knoevenagel反应的条件为：氯仿为溶剂，吡啶为缚酸剂，化合物E与EG酮的摩尔比为1:5～12；在60～70℃温度下回流反应12～16小时。

4.权利要求1所述的一种稠环苯并噻二唑非富勒烯受体材料的应用，其特征在于：作为有机太阳能电池受体材料应用。

5.根据权利要求4所述的一种稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料的应用，其特征在于：将稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料与电子给体材料制成光电转换层用于有机太阳能电池器件。

6.根据权利要求5所述的一种稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料的应用，其特征在于：稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料与电子给体材料的摩尔比为1～1.5:1。

7.根据权利要求6所述的一种稠环苯并噻二唑基非富勒烯受体材料的应用，其特征在于：所述电子给体材料为PCE10、PCE12、P3HT中至少一种。