[发明专利]一种双封端小分子电子给体材料及其制备与应用

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，具体公开了一种双封端小分子电子给体材料及其制备与应用。所述小分子电子给体材料含有如式(Ⅰ)所示的分子结构。本发明的双封端小分子电子给体材料具有良好的溶解性、稳定性、光电性以及可溶液加工性，可以作为全小分子有机太阳能电池的电子给体材料；相较于传统小分子给体材料，本发明的双封端小分子电子给体材料具有全新的材料结构，由其制得的全小分子有机太阳能电池具有优良的光电转换效率。本发明在有机太阳能电池及相关光伏领域有巨大的应用潜力和价值。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种双封端小分子电子给体材料及其制备与应用。

背景技术

有机太阳能电池作为柔性可印刷太阳能电池的一种，由有机半导体材料构成太阳能电池的核心部分，具有原料来源广泛、柔韧性好、可溶液法处理、可印刷等优点。最近几年，有机太阳能电池已然成为业界研究的热点之一。近两年，有机太阳能电池发展迅速，以非富勒烯作为受体材料的全小分子有机光伏器件的光电转换效率已经超过16％，但非富勒烯电子受体材料相较富勒烯价格昂贵，且非富勒体系的有机太阳能电池对膜厚敏感，不适宜大面积印刷应用，不适合市场化推广。

已经市场营销的基于BDT核心的小分子电子给体材料BTR、BTR-Cl、S1、S2等具有良好的溶解性和稳定性，虽然BTR与富勒烯电子受体PC₇₁BM构成的体系光电转换效率较优，但所获得的效率还远不及非富勒烯电子受体，主要是因为主要是因为活性层相分离形貌还不够优。基于BDT核心给体材料的优化策略主要分为：核心、噻吩π桥以及封端；其中噻吩π桥优化策略一直未获得理想的成果，而基于BDT核心的扩环BDTT为核心的给体材料相较于聚合物-小分子体系飞速发展的效率进展缓慢。

因此，开发一种全新的封端结构或者全新的封端类型进而提升其光电转化效率的方法具有巨大的科学影响和现实意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双封端小分子电子给体材料及其制备与应用，通过一种全新的结构设计理念，为基于BDT核心的小分子电子给体材料开创了一条全新的结构优化路线。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种双封端小分子电子给体材料，含有如式(Ⅰ)所示的分子结构：

其中，R为以下结构中的任意一种：

可选地，所述双封端小分子电子给体材料具有如下所示的分子结构：

本发明第二方面提供一种用于光伏器件的活性层材料，所述活性层材料包括如第一方面所述的双封端小分子电子给体材料。

可选地，所述活性层材料还含有电子受体材料。

可选地，所述电子受体材料包括但不限于PC₇₁BM、Y6、IDIC、N3。

本发明第三方面提供一种光伏器件，其含有如第一方面所述的电子给体材料或如第二方面所述的活性层材料。

可选地，所述光伏器件结构依次包括：衬底、空穴传输层、包含如第二方面所述活性层材料的活性层、电子传输层及金属电极。

可选地，所述衬底包含透明玻璃及透明导电薄膜。

可选地，所述空穴传输层选自PEDOT:PSS、MoO₃中的至少一种。

可选地，所述电子传输层选自Phe-NaDPO、PDINO、PFBr中的至少一种。

可选地，所述空穴传输层的厚度为20～40nm，具体可以为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm。