[發明專利]一種端基局部不對稱小分子受體材料及其在全小分子有機太陽能電池上的應用

有效

• 申請號: 202110016944.8
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112794861B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 胡定琴;楊乾廣;陸仕榮;肖澤云
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院;重慶大學
• 主分類號: C07D513/22
• 分類號: C07D513/22;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 殷興旺

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體公開了一種端基局部不對稱小分子受體材料及其在全小分子有機太陽能電池上的應用，所述小分子受體材料的分子結構式如式(I)所示。本發明的小分子受體材料是通過受體端基局部不對稱策略構建而成，具有良好的溶解性、穩定性、光電性以及可溶液加工性，可以作為全小分子有機太陽能電池的電子受體材料；相較于對稱的電子受體Y6，由本發明的小分子受體材料制備得到的全小分子有機太陽能電池的光電轉換效率更高。本發明在有機太陽能電池及相關光伏領域具有極大的應用潛力和價值。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種端基局部不對稱小分子受體材料及其在全小分子有機太陽能電池上的應用。

背景技術

有機太陽能電池可溶液法加工，可印刷成膜。其原材料來源廣泛且廉價，能大幅降低生產成本，最近幾年有機太陽能電池已然成為業界研究的熱點之一。有機太陽能電池發展迅速，聚合物-小分子體系的效率已經超過18％，但聚合物存在缺點，比如聚合物合成難以控制，對分子量及分子聚合度非常敏感，直接影響有機太陽能電池的光電轉化效率。因此，聚合物不宜進行市場化推廣。

有機小分子則具備分子結構精確、純度高、重復率高的優勢，更加適合市場化推廣。然而，全小分子有機太陽能電池的效率遠遠不足聚合物-小分子體系，基于Y6的二元器件效率最高僅超過14％，主要是因為活性層相分離形貌還不夠優。因此，開發新的受體材料去進一步優化相分離形貌，進而提升其光電轉化效率的方法具有巨大的科學影響和現實意義。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種端基局部不對稱小分子受體材料及其在全小分子有機太陽能電池上的應用，運用端基局部不對稱策略，解決全小分子有機太陽能電池光電轉換效率低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種端基局部不對稱小分子受體材料，其分子結構式如式(I)所示：

式(I)中，X＝Cl，Br，I。

本發明第二方面提供一種用于光伏器件的活性層材料，所述活性層材料含有如第一方面所述的小分子受體材料。

進一步，所述活性層材料還含有電子給體材料。

進一步，所述電子給體材料包括但不限于BTR-C1、BTR、BTQ中的至少一種。

進一步，所述電子給體材料為BTR-C1，BTR-C1的分子結構式如式(II)所示：

本發明第三方面提供一種光伏器件，含有如第二方面所述的活性層材料。

進一步，所述光伏器件的結構依次包括：襯底、空穴傳輸層、包含如第二方面所述活性層材料的活性層、電子傳輸層及金屬電極。

進一步，所述襯底包括透明玻璃和透明導電薄膜。

進一步，所述空穴傳輸層選自PEDOT：PSS、MoO₃中的至少一種。

進一步，所述電子傳輸層選自Phe-NaDPO、PDINO、PFBr中的至少一種。

進一步，所述空穴傳輸層的厚度為20-40nm，具體可以為20nm、25nm、30nm、35nm、40nm。

進一步，所述電子傳輸層的厚度為5-10nm，具體可以為5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm。

進一步，所述活性層的厚度為80-120nm，具體可以為80nm，90nm，100nm，110nm，120nm。

進一步，所述金屬電極選自銀、鋁中的至少一種。

進一步，所述光伏器件為全小分子有機太陽能電池。