[发明专利]倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件，特别涉及应用于倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层及其应用。

背景技术

本体异质结有机光伏电池，即将给体、受体材料共混形成具有纳米尺寸相分离的互穿网络结构。相比于平面异质结有机光伏电池，此类结构的电池更加有效地进行电荷分离和传输。控制给、受体材料共混层的形貌，形成合适的相分离尺寸，是获得高效率有机光伏电池的关键。

另一方面，为了得到高效率有机光伏电池，一般要求给体、受体材料，具有较高的空穴、电子迁移率，宽谱带吸收，以及合适的最高占有分子轨道(HOMO)、最低未占分子轨道(LUMO)能级等。

然而，高迁移率有机给体、受体材料，通常特别容易聚集或结晶。为了得到高光电转换效率，在有机光伏器件活性层中，掺杂高沸点溶剂添加剂，例如，1,8-二碘辛烷(DIO)，或进行溶剂蒸汽退火，是调控活性层形貌的常用手段。然而，溶剂退火时间需要较为精确的控制，添加剂的掺杂量需严格控制并且较低(一般小于3％)，因此，为有机光伏电池器件的制备带来了不便。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层，具有形貌易调节、避免使用高沸点溶剂添加剂或溶剂蒸气退火，拓宽光谱吸收范围，保持高空穴迁移率，并保持良好的器件热稳定性等优点。

本发明的另一目的在于提供上述倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层，包括给体材料、受体材料，所述给体材料由第一给体材料和第二给体材料组成；所述第一给体材料的空穴迁移率大于10^-4cm²V^-1s^-1；所述第二给体材料迁移率大于10^-5cm²V^-1s^-1；所述第二给体材料的聚集或结晶能力弱于第一给体材料，成膜能力不低于第一给体材料；所述第一给体材料和第二给体材料的摩尔比例为95:5～70:30。

所述第二给体材料为非晶态的给体材料。

所述给体材料、受体材料的摩尔比例为1：(0.67～1.5)。

所述第一给体材料和第二给体材料均为含有刚性的稠环芳烃，为以下结构单元的一种：

其中，R₁～R₇为碳数为1～18的烷基链，R₈～R₉为H，或者碳数为1～18的烷基链，m、n的取值范围为2～5。

所述第一给体材料的结构如下：

所述第二给体材料的结构如下：

所述第一给体材料的结构如下：

所述第二给体材料的结构如下：

所述第一给体材料的结构如下：

所述第二给体材料的结构如下：

所述的倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层的应用，用于制备倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件。

所述溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件包括有机光电探测器、有机光导或蒸镀型本体异质结有机小分子光伏电池。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层容易加工制备，适合于实际应用。

(2)采用本发明的活性层的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件，可拓宽光谱吸收范围，并保持高空穴迁移率。

(3)本发明的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层，在不使用添加剂及溶剂退火的情况下，可以有效调控活性层形貌，有利于在倒装器件有机光伏电池的实际应用。

(4)本发明的活性层及其倒装有机光伏器件，具有高热稳定性。

附图说明

图1为本发明的实施例的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层的吸收谱图。

图2a、2b、2c为本发明的实施例的倒置结构的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层的空穴迁移率数据。