[发明专利]一种有机阴离子敏化光电导界面材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种有机阴离子敏化光电导界面材料及其制备方法与应用。所述有机阴离子敏化光电导界面材料，由可形成有机阴离子的共轭稠环酰亚胺类小分子化合物与碱性可电离化合物复合得到；该有机阴离子敏化光电导界面材料作为有机太阳能电池的阴极界面层，可大幅提高有机太阳能电池的性能，且其制备方法采用溶液加工技术，制备工艺简单，制作成本低。

技术领域

本发明属于光电材料与器件领域，具体涉及一种有机阴离子敏化光电导界面材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚合物太阳能电池作为一种低成本、可卷对卷加工的清洁能源，引起了广泛的关注。随着太阳能电池的迅速发展，单结太阳能电池能量转换效率已经超过了18％，这得益于给活性层材料和界面工程的发展。活性层和电极之间的阴极界面材料在聚合物太阳能电池中电子收集效率发挥了重要的作用。近年来，聚合物电解质，如共轭和非共轭的聚电解质被成功地应用到阴极界面中，实现了高效率的聚合物太阳能。

一般来讲，常规有机太阳能电池由衬底，阳极(阴极)界面层、光活性层、阴极(阳极)界面层、金属电极依次层叠构成。由于已经产业化的PEDOT：PSS以及MoO₃作为阳极界面具有很好的性能，所以开发合适的阴极界面层对于有机太阳能电池的能量转换效率和稳定性起到至关重要的作用。

苝酰亚胺(PBI)是一类具有光电导性质的n型半导体材料，本身应用于涂料与染料领域，具有非常好的光稳定性和耐热性，其特殊的二萘嵌苯稠环加酰亚胺的结构使得其具有平面性的同时具有缺电子性质，因此其导电率和电负性较强，并且具有一定的平面堆积效应，十分有利于电子沿π-π堆积方向迁移。因此，苝酰亚胺被广泛应用于有机太阳能电池器件的阴极界面，作为电子传输层，提高阴极电极的电子收集效率，是一种具有重要应用价值的n性半导体材料。

由于阴极界面层对于有机太阳能电池的重要作用，在制备高性能有机太阳能电池阴极界面领域付出了巨大的努力也取得了一定成果，然而，大规模的工业化生产要求稳定性更高、性能更优且成本低廉的材料，因此材料的合成步骤简化非常重要；此外，通常来说有机光伏器件往往谋求吸收更多可见光区域的波段，因此除了吸光的活性层之外，并不希望其他层的材料干扰或减少活性层在其吸光波段的吸收，因此透明的电极和界面材料往往是首选。而太阳光除了人肉眼可见的光波段之外，还有紫外光和红外光波段，紫外光波段能量高，通常半导体都能够吸收后以弛豫的方式回到导带或者激发态能级，因此能够被部分利用，而近红外光由于其本身能量低于半导体的带隙能量，半导体材料根本无法被其激发至导带或者激发态，因此大部分的红外光都是被作为热能吸收，无法对器件的电流输出提供帮助。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种有机阴离子敏化光电导界面材料，该材料以苯酚阴离子与阳离子配对的形式存在，能够发生分子间电荷转移产生红外光吸收带，对红外光具有较高的吸收，产生光电导效应，增强电极的电荷收集能力，从而整体提高有机光伏器件的性能。

本发明的另一目的在于提供上述一种有机阴离子敏化光电导界面材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一种有机阴离子敏化光电导界面材料在光伏器件中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种有机阴离子敏化光电导界面材料，由可形成有机阴离子的共轭稠环酰亚胺类小分子化合物与碱性可电离化合物复合得到；

其中可形成有机阴离子的共轭稠环酰亚胺类小分子化合物的结构如下所示：

式中，n＝0.5,1,2,3；

R₂为H或与R₁相同的取代基团；