CN109810121B

CN109810121B - 基于硫芴的稠环非富勒烯受体化合物、其制备方法及在太阳能电池中的应用

Info

Publication number: CN109810121B
Application number: CN201910166316.0A
Authority: CN
Inventors: 郑庆东; 汤昌泉
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: CN109810121A

Abstract

本申请公开了一种基于硫芴的稠环非富勒烯受体材料，其合成方法及在太阳能电池领域中的应用。所述非富勒烯受体材料具有如式I所示的结构，可作为n‑型有机半导体材料用于太阳能电池。所述非富勒烯受体材料易溶于常用的有机溶剂，具有较高的吸收系数和良好的热稳定性，在有机太阳能电池中可实现高的开路电压和能量转换效率，是理想的有机太阳能电池受体材料。

Description

基于硫芴的稠环非富勒烯受体化合物、其制备方法及在太阳能电池中的应用

技术领域

本申请涉及一种稠环非富勒烯受体化合物、其制备方法及其作为n- 型半导体材料在有机太阳能电池方面的应用。

背景技术

有机太阳能电池是利用有机半导体材料将光能转化为电能的器件。由于其具有加工成本低，原料易得，容易大面积制备和可以做成柔性器件等优点，已成为当今新能源研究的热点之一。一直以来用于有机太阳能电池的受体材料主要是富勒烯及其衍生物(PC61BM、PC71BM)，但由于富勒烯受体材料固有的一些缺点，如吸收波长短，合成成本高，分子能级不易调控等，限制了其在高效率有机太阳能电池中的进一步发展。因此，开发可以替代富勒烯的新型受体材料是非常有意义的。

非富勒烯受体作为一种新的受体材料，由于其具有合成及纯化工序简单，吸收系数、吸收波长及分子能级等性能易调控等优点，从而可以克服上述富勒烯的缺点，并有望逐步取代富勒烯受体材料。2015年占肖卫等首先报道了一种具有“受体-给体-受体”(“A-D-A”)结构的非富勒烯受体材料ITIC，其作为受体材料与给体材料PTB7-Th共混制备的薄膜太阳能电池效率达6.8％(Adv.Mater.2015,27,1170)。从此，人们对非富勒烯受体材料展示出极大的兴趣和关注。至今，基于非富勒烯受体的单节有机太阳能电池的能量转换效率已超过13％。但是目前作为高性能非富勒烯受体的给体单元(“D”)的种类还比较有限，已报道的高性能非富勒烯受体材料主要是基于引达省并二噻吩(IDT)和引达省并二(噻吩并噻吩)(IDTT) 为给体单元。虽然，不断地有基于上述两种给体单元的非富勒烯受体被发展，并且其电池器件可以获得较高的能量转换效率，但是材料结构设计受限，依然极大地阻碍了非富勒烯受体材料的发展。

因此，仍需设计并合成新的给体单元，从而发展新型高效率的非富勒烯受体材料，进而使有机太阳能电池在柔性电子器件及相关产品得到更好的应用。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种新型的基于硫芴的稠环非富勒烯受体材料。该聚合物可作为n-型有机半导体材料用于太阳能电池中。

所述基于硫芴的稠环非富勒烯受体化合物，其特征在于，具有式I所示的结构：

其中，Ar¹¹、Ar¹²独立地选自含有至少一个噻吩环的基团中的任意一种；

R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴独立地选自C₁～C₂₈的烷基、C₁～C₂₈的氟代烷基、 C₆～C₄₀的芳香基、C₆～C₄₀的氟代芳香基中的任意一种；

TA¹¹、TA¹²独立地选自式II-1、式II-2、式II-3、式II-4、式II-5、式 II-6、式II-7、式II-8、式II-9、式II-10所示的基团；

其中，R²¹¹、R²²¹、R²³¹、R²⁴¹、R²⁴²、R²⁵¹、R²⁵²、R²⁶¹、R²⁶²、R²⁷¹、 R²⁸¹、R²⁸²、R²⁹¹、R²⁰¹、R²⁰²独立地选自氢原子、卤素、氰基、C₁～C₂₀的烃基、C₁～C₂₀的烃氧基、C₁～C₂₀的羰基、C₁～C₂₀的酯基中的任意一种，虚线处为双键连接位置。

可选地，Ar¹¹、Ar¹²独立地选自式III-1、式III-2所示的结构中的任意一种；

其中，R³¹、R³²独立地选自氢原子、C₁～C₂₀的烃基、C₁～C₂₀的烃氧基、 C₁～C₂₀的羰基、C₁～C₂₀的酯基中的任意一种，虚线处为基团的连接位置。

具体地，所述稠环非富勒烯受体化合物，其特征在于，包含式I所示的结构：

其中，Ar为取代或未取代的噻吩基、取代或未取代的噻吩并噻吩基中的任意一种；

R为碳原子数为1～28的烷基、碳原子数为1～28的氟代烷基、碳原子数为1～20的芳香基、碳原子数为1～20的氟代芳香基、碳原子数为1～20 的芳香基上至少一个氢原子被碳原子数为1～20的烷基取代所形成的基团、碳原子数为1～20的芳香基上至少一个氢原子被碳原子数1～20的氟代烷基取代所形成的基团；

TA为如下结构中的任意一种：

其中R1为氢原子、卤素、氰基或C₁-C₂₀的烷基、烷氧基、烯基、炔基、羰基、酯基中的任意一种，虚线处为双键连接位置。

在本申请中，所述式I所示结构中的Ar为如下基团中的任意一种：

可选地，R₂为氢原子、C₁-C₂₀的烷基、烷氧基、烯基、炔基、羰基、酯基中的任意一种，虚线处为基团的连接位置。

根据本申请的另一方面，提供一种稠环非富勒烯受体化合物的制备方法。

所述的稠环非富勒烯受体化合物的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

(a)化合物1与化合物2通过催化偶联反应得到化合物3：

其中，R₃选自C₁～C₂₈的烷基；Ar选自Ar¹¹、Ar¹²中的至少一种；

(b)将步骤(a)所得的化合物3与锂试剂Li-R反应得到化合物4：

其中，R选自R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴中的至少一种；

(c)将步骤(b)所得的化合物4通过分子内傅克烷基化反应得到化合物5；

(d)将步骤(c)所得的化合物5通过与三氯氧磷和N,N-二甲基甲酰胺反应得到化合物6：

(e)将步骤(d)所得的化合物6在碱性条件下与TA基团供体通过缩合反应得到如式I所示结构的化合物:

可选地，所述的稠环非富勒烯受体化合物的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

(a)化合物1与化合物2通过催化偶联反应得到化合物3：

(b)将步骤(a)所得的化合物3与锂试剂Li-R反应得到化合物4：

其中，R选自R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴中的至少一种；

(e)将步骤(d)所得的化合物6在碱性条件下与TA基团供体通过缩合反应得到如式I所示结构的化合物：

可选地，步骤(a)中采用三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲基苯甲基) 膦作为偶联反应的催化剂。

可选地，步骤(a)中所述化合物1与化合物2的反应摩尔比为1:2.5～ 1:3。

可选地，步骤(a)中所述催化偶联反应的反应时间为18～24小时。

可选地，步骤(a)中所述催化偶联反应的反应温度为110～120℃。

可选地，步骤(a)中所述催化偶联反应的反应溶剂为甲苯和/或N,N-二甲基甲酰胺。

可选地，步骤(b)中所述化合物3与锂试剂的反应摩尔比为1:6～1:8。

可选地，步骤(b)中所述反应的反应时间为18～24小时。

可选地，步骤(b)中所述反应的反应温度为-78～20℃。

可选地，步骤(b)中所述反应的反应溶剂为四氢呋喃。

可选地，步骤(c)中所述分子内傅克烷基化反应催化剂为三氟化硼乙醚。

可选地，步骤(c)中所述化合物4与三氟化硼乙醚的反应摩尔比为 1:15～1:20。

可选地，步骤(c)中所述反应的反应时间为1～1.5小时。

可选地，步骤(c)中所述反应的反应温度为20～30℃。

可选地，步骤(c)中所述反应的反应溶剂为二氯甲烷。

可选地，步骤(d)中所述化合物5与三氯氧磷和N,N-二甲基甲酰胺的反应摩尔比为1:50:50～1:60:60。

可选地，步骤(d)中所述反应的反应时间为15～24小时。

可选地，步骤(d)中所述反应的反应温度为70～85℃。

可选地，步骤(d)中所述反应的反应溶剂为1,1-二氯乙烷。

可选地，步骤(e)中所述化合物6与TA基团的供体反应摩尔比为1:6～ 1:10。

可选地，步骤(e)中所述碱性条件中的碱为吡啶。

可选地，步骤(e)中所述反应的反应时间为15～24小时。

可选地，步骤(e)中所述反应的反应溶剂为氯仿。

可选地，步骤(e)中所述TA基团供体选自具有式IV-1、式IV-2、式IV-3所示结构的化合物中的至少一种；

本申请中所有涉及数值范围的条件均可独立地选自所述数值范围内的任意点值。

本申请中“C₁～C₂₈”、“C₆～C₂₈”、“C₁～C₂₀”等均指基团所包含的碳原子数。如“C₁～C₂₈的烷基”指碳原子数为1～28的烷基。

本申请中，“烷基”是由烷烃化合物分子上失去任意一个氢原子所形成的基团。所述烷烃化合物包括支链烷烃、直链烷烃、环烷烃。

本申请中，“氟代烷基”是烷基上至少一个氢原子被氟原子取代所形成的基团。

本申请中，“芳香基”为芳香族化合物分子中失去芳香环上任意一个氢原子后形成的基团。所述芳香族化合物包括只含有芳香环的化合物、芳香环上至少一个氢原子被烷基取代的化合物。

本申请中，“氟代芳香基”是芳香基上至少一个氢原子被氟原子取代所形成的基团。

本申请中，“烃基”为烃分子中失去碳原子上的一个氢原子后形成的基团。所述烃为碳水化合物，例如烷烃、烯烃、炔烃均为烃。

本申请中，“烃氧基”为烃基醇分子中失去羟基上的一个氢原子后形成的基团。

根据本申请的又一方面，提供一种半导体材料，含有所述的非富勒烯受体化合物、根据所述方法制备得到的非富勒烯受体化合物中的至少一种。

根据本申请的又一方面，提供一种太阳能电池，含有所述的非富勒烯受体化合物、根据所述方法制备得到的非富勒烯受体化合物中的至少一种。

本申请提供上述非富勒烯受体化合物在有机太阳能电池中的应用。

本申请提供一种有机太阳能电池，所述有机太阳能电池的受体材料为式I所示结构的稠环非富勒烯受体化合物，所述有机太阳能电池可获得高于0.9伏特的开路电压和高于11％的能量转换效率。

本申请的有益效果包括但不限于：

1)本申请提供了一种新型的含有硫芴的稠环非富勒烯受体化合物，通过在稠环中心引入硫原子而增加共轭体系电子云密度，从而提高所述非富勒烯受体化合物的分子能级，这有利于在太阳能电池中获得高的开路电压；其次所述非富勒烯受体化合物中的侧链都在同侧，可以促进分子间的 π-π堆积，促进电荷传输，从而在太阳能电池中可以实现较高的能量转化效率。

2)本申请提供了一种基于硫芴的稠环非富勒烯受体材料，其合成方法及在太阳能电池领域中的应用。所述非富勒烯受体材料具有如式I所示的结构，可作为n-型有机半导体材料用于太阳能电池。所述非富勒烯受体材料易溶于常用的有机溶剂，具有较高的吸收系数(>2.0×10⁵M^-1cm^-1) 和良好的热稳定性(5％的失重分解温度大于355度)，在有机太阳能电池中可实现高的开路电压和能量转换效率，是理想的有机太阳能电池受体材料。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的稠环非富勒烯受体材料DBTTC的核磁共振氢谱图。

图2为本发明实施例1制备的稠环非富勒烯受体材料DBTIC的核磁共振氢谱图。

图3为本发明实施例1制备的稠环非富勒烯受体材料DBTIC-2F的核磁共振氢谱图。

图4为本发明实施例2制备的有机太阳能电池的电流-电压(J-V)曲线图。

图5为本发明实施例2制备的有机太阳能电池的外量子效率(EQE)曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

实施例1含有式I所示结构的稠环非富勒烯受体的制备

本实施例中，R为

Ar为

R₃为甲基，TA 分别为

制备的稠环非富勒烯受体分别命名为：DBTTC、DBTIC、DBTIC-2F。

化合物的核磁谱在Bruker公司的AVANCE III HD型核磁共振仪上检测，质谱在Bruker公司的Impact II UHR-TOF型质谱仪上检测。

锂试剂(结构式为

)的制备方法为：氮气保护下，在-78度下，向

的四氢呋喃溶液中加入等摩尔量的正丁基锂，在-78度下搅拌1小时。

化合物3的制备

在一个烘干的250mL双口瓶中，加入9.12g的化合物1、18.7g的 2-三丁基锡噻吩和120mL干燥好的甲苯。向混合液中鼓氮气半小时后，加入150mg的Pd₂(dba)₃和300mg P(o-tolyl)₃。然后将反应混合物加热到 110℃反应24h，反应完后浓缩混合液，然后加入甲醇，析出固体后抽滤，得到淡黄色固体(8.44g，产率91％，产率＝实际产量÷以化合物1的量为基准计算得到的理论产量)。所得样品的¹H NMR(氘代氯仿CDCl₃，400 MHz，ppm)：δ＝8.60(s,2H),7.97(s,2H),7.40(m,2H),7.11(m,4H),3.82(s, 6H)；HRMS(DART)m/z:计算C₂₄H₁₆O₄S₃[M⁺]:464.0211；发现:464.0199。

化合物4的制备

在一个250mL双口瓶中，加入100mL的无水四氢呋喃和7.56g现制的锂试剂(结构式为

)，用液氮把溶液温度降至-78 度，再慢慢加入含2.32g化合物3的无水四氢呋喃溶液30mL，之后让反应液恢复至室温，再反应18小时。然后加入50mL饱和氯化铵溶液，再用乙酸乙酯萃取，收集有机溶液，无水硫酸镁干燥，随后抽滤，减压蒸干溶剂，得黄棕色油状物。产物不需进一步提纯，将直接用于下一步反应。

化合物5的制备

在一个无水的500mL单口瓶中，加入6.43g的上步产物(化合物4) 和150mL二氯甲烷。然后缓慢加入5mL三氟化硼乙醚，搅拌1h后，加入150mL甲醇，溶液再搅拌12h。接着旋蒸除去溶剂，再通过柱色谱分离得到淡黄色固体(2.83g，两步反应总产率42％，产率＝实际产量÷以化合物3的量为基准计算得到的理论产量)。所得样品的¹H NMR(CDCl₃,400 MHz,ppm):δ＝7.94(s,2H),7.88(s,2H),7.34(d,J＝4.8Hz,2H),7.17(d,J＝ 8.0Hz,8H),7.04(d,J＝4.8Hz,2H),7.01(d,J＝8.0Hz,8H),2.47(d,J＝6.8 Hz,8H),1.31-1.23(m,68H),0.88-0.84(m,24H)；¹³C NMR(CDCl₃,101MHz, ppm):δ＝157.09,151.15,142.18,141.57,140.51,139.29,136.34,133.52, 128.70,128.59,128.46,127.94,123.31,119.24,113.26,62.70,35.69,32.03, 32.01,31.55,29.66,29.61,29.40,22.82,22.80,14.28。MS(DART)m/z:计算 C₉₄H₁₂₄S₃[M+H]⁺:1349.8；发现:1349.9。

化合物6的制备

在一250mL双口瓶中加入1.35g的化合物5，3.80g的DMF和120mL 的1,2-二氯乙烷。然后在通氮气0.5h，室温下加入7.55g的POCl₃后，将反应液加热回流反应18h，然后室温下向反应液中加入50mL饱和乙酸钾水溶液，二氯甲烷萃取，收集有机溶液，水洗，用无水MgSO₄干燥溶液然后抽滤，浓缩滤液，再用柱色谱分离得到淡黄色固体(1.22g，产率87％，产率＝实际产量÷以化合物5的量为基准计算得到的理论产量)。所得样品的¹H NMR(CDCl₃,400MHz,ppm):δ＝9.88(s,2H),8.07(s,2H),8.01(s, 2H),7.69(s,2H),7.1 7(d,J＝8.0Hz,8H),7.04(d,J＝8.0Hz,8H),2.49(d,J ＝6.8Hz,8H),1.25-1.23(m,46H),0.88-0.85(m,18H)；¹³C NMR(CDCl₃,101 MHz,ppm):δ＝183.11,157.51,151.97,149.97,146.64,141.09,140.95, 140.26,135.24,135.17,132.34,129.50,127.61,119.69,115.41,62.94,40.16, 39.47,33.27,33.24,32.87,31.97,29.82,29.74,28.80,26.56,23.10,22.76,14.24。MS(DART)m/z:计算C₉₆H₁₂₄O₂S₃[M+H]⁺:1405.8；发现:1405.9。

非富勒烯受体DBTTC的制备

将200mg化合物6，180mg的化合物TA1，0.4mL的吡啶和40mL 无水的氯仿加入100mL的双口瓶中，在氮气保护下加热回流反应18小时后，浓缩反应液后再用柱色谱分离，得到暗绿色固体(214mg，产率85％，产率＝实际产量÷以化合物6的量为基准计算得到的理论产量)。所得样品的¹H NMR(CDCl₃,400MHz,ppm):δ＝8.60(s,2H),8.48(d,J＝2.4Hz, 2H),8.20(d,J＝2.4Hz,2H),8.08(s,2H),7.68(s,2H),7.57-7.48(m,10H), 7.27-7.21(m,8H),2.63-2.56(m,8H),1.69-1.63(m,4H),1.25-1.11(m,64H) 0.83-0.75(m,24H)；¹³C NMR(CDCl₃,101MHz,ppm):δ＝180.94,160.16, 157.18,154.97,153.65,142.49,142.47,142.02,141.80,141.61,141.61, 141.40,140.70,140.67,139.69,139.66,135.60,135.48,129.65,128.47, 127.98,126.83,118.76,114.96,113.93,66.42,61.88,40.11,39.66,33.39, 33.05,32.76,31.94,31.54,30.27,29.77,28.94,28.68,26.75,26.42,23.10, 22.69,14.16。HRMS(DART)m/z:计算C₁₁₆H₁₂₈N₄O₂S₅[M+H]⁺:1769.8747；发现:1769.8714。DBTTC的核磁氢谱如图1所示。

非富勒烯受体DBTIC的制备

将200mg化合物6，180mg的化合物TA2，0.4mL的吡啶和40mL 无水的氯仿加入100mL的双口瓶中，在氮气保护下加热回流反应18小时后，浓缩反应液后再用柱色谱分离，得到深红色固体(179mg，产率71％，产率＝实际产量÷以化合物6的量为基准计算得到的理论产量)。所得样品的¹H NMR(CDCl₃,400MHz,ppm):δ＝8.70(d,J＝7.6Hz,2H),8.64(s, 2H),8.13(d,J＝6.8Hz,2H),8.08(s,2H),7.95-7.88(m,6H),7.70(s,2H), 7.46-7.39(m,8H),7.24-7.18(m,8H),2.57(d,J＝6.8Hz,8H),1.66-1.62(m, 4H),1.43-0.73(m,64H)0.65-0.53(m,24H)；¹³C NMR(CDCl₃,101MHz, ppm):δ＝187.69,159.37,159.05,157.19,153.52,141.68,141.52,141.09, 140.77,140.27,139.59,138.55,136.79,136.10,135.58,135.49,134.99, 129.62,128.40,125.30,124.25,121.62,118.85,114.43,114.12,68.27,62.01, 40.14,39.64,33.39,33.13,33.04,32.81,31.96,31.93,29.76,29.74,28.94,28.71,26.72,26.48,26.46,23.09,23.08,22.71,22.68,14.22,14.19,14.14。 HRMS(DART)m/z:计算C₁₂₀H₁₃₂N₄O₂S₃[M+H]⁺:1757.9621；发现: 1757.9585。DBTIC的核磁氢谱如图2所示。

非富勒烯受体DBTIC-2F的制备

将200mg化合物6，200mg的化合物TA3，0.4mL的吡啶和40mL 无水的氯仿加入100mL的双口瓶中，在氮气保护下加热回流反应18小时后，浓缩反应液后再用柱色谱分离，得到深红色固体(171mg，产率66％，产率＝实际产量÷以化合物6的量为基准计算得到的理论产量)。所得样品的¹H NMR(CDCl₃,400MHz,ppm):δ＝8.76(s,2H),8.56-8.52(m,2H),8.03(s,2H),7.77(t,J＝6.0Hz,2H),7.70(s,2H),7.28-7.26(m,10H),7.10(d,J＝ 8.4Hz,8H),2.50(d,J＝2.8Hz,8H),1.62-1.58(m,4H),1.21-1.15(m,64H) 0.65-0.53(m,24H)；¹³C NMR(CDCl₃,101MHz,ppm):δ＝185.79,160.19, 157.88,157.50,153.41,141.60,141.42,141.30,140.57,140.53,138.52, 135.99,135.36,134.54,129.68,128.13,120.93,119.35,115.58,113.97, 113.84,69.05,62.39,40.12,39.60,33.32,33.14,32.96,32.79,31.98,31.95, 31.60,31.54,30.26,30.21,29.81,29.77,29.75,28.87,28.74,26.66,26.49, 23.10,22.74,22.72,14.25,14.23,14.18。HRMS(DART)m/z:计算 C₁₂₀H₁₂₈F₄N₄O₂S₃[M+H]⁺:1829.9218；发现:1829.9208。DBTIC-2F的核磁氢谱如图3所示。

实施例2用实施例1所得受体材料DBTTC、DBTIC、DBTIC-2F制备太阳能电池并进行测试

将表面刻蚀有条状ITO(阳极)的透明导电玻璃依次用清洗剂、去离子水、丙酮和异丙醇超声振荡清洗后，烘干，再用氧等离子体处理15分钟；然后在导电玻璃上旋涂ZnO前驱体(醋酸锌)溶液，空气下200℃下加热1h，得到厚度为30nm的ZnO膜。将共轭聚合物(PBDB-T)和实施例1 得到的非富勒烯受体材料DBTTC按重量比1:1溶于氯苯，加入体积比各3％的1,8-二碘辛烷和1-氯萘作为添加剂，得到溶液的浓度为16mg/mL，溶液50℃下搅拌6小时，然后将该溶液旋涂于ZnO膜上作为活性层，厚度约为100nm，在压力低于5×10^－4Pa的真空下将MoO₃蒸镀到上述活性层表面，厚度约为10nm，再将金属Ag蒸镀到上述MoO₃上，厚度约为100 nm，即得到一个完整的太阳能电池器件。

在AM1.5G，100mW/cm²光强下，基于DBTTC的光伏器件的开路电压为0.972V，短路电流为17.25mA/cm²，填充因子为67.0％，能量转换效率为11.25％，相应器件的J-V曲线如图4所示，EQE曲线如图5所示，可以得出的结论是：实施例1所制备的非富勒烯受体材料可用于太阳能电池器件的制备；并且所制备的太阳能电池性能非常好，具有高的开路电压和高的能量转换效率；实施例1所制备的非富勒烯受体材料具有较高的应用价值。

非富勒烯受体DBTIC、DBTIC-2F制备的太阳能电池的能量转换效率分别为9.66％和6.81％。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims

1.基于硫芴的稠环非富勒烯受体化合物，其特征在于，具有式I所示的结构：

R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴独立地选自C₁～C₂₈的烷基、C₁～C₂₈的氟代烷基、C₆～C₄₀的芳香基、C₆～C₄₀的氟代芳香基中的任意一种；

TA¹¹、TA¹²独立地选自具有式II-1、式II-2、式II-3、式II-4、式II-5、式II-6、式II-7、式II-8、式II-9、式II-10所示化学式的基团；

其中，R²¹¹、R²²¹、R²³¹、R²⁴¹、R²⁴²、R²⁵¹、R²⁵²、R²⁶¹、R²⁶²、R²⁷¹、R²⁸¹、R²⁸²、R²⁹¹、R²⁰¹、R²⁰²独立地选自氢原子、卤素、氰基、C₁～C₂₀的烃基、C₁～C₂₀的烃氧基、C₁～C₂₀的羰基、C₁～C₂₀的酯基中的任意一种，虚线处为双键连接位置。

2.根据权利要求1所述的稠环非富勒烯受体化合物，其特征在于，Ar¹¹、Ar¹²独立地选自式III-1、式III-2所示的结构中的任意一种；