[发明专利]一种有机太阳能电池受体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机太阳能电池受体材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：步骤一：9‑(4‑溴苯基)‑3,6‑二溴咔唑与联硼酸频那醇酯反应，生成中间体1；步骤二：中间体1与5‑溴噻吩并[2,3‑B]吡啶通过Suzuki偶联生成中间体2；步骤三：中间体2通过与溴代丁二酰亚胺(NBS)反应，生成中间体3；中间体3进一步与联硼酸频那醇酯反应，生成中间体4；步骤四：中间体4通过与取代的5‑溴‑2‑呋喃甲醛通过Suzuki偶联生成中间体5；步骤五：中间体5与端基通过Knoevenagel缩合反应生成终产物。本发明的材料在有机太阳能电池中不仅可以作为电子受体使用，也能作为三元共混有机太阳能电池给/受体界面调控的添加材料使用。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种有机太阳能电池受体材料及其制备方法。

背景技术

传统能源例如：煤、石油、天然气等矿物质能源日益减少，人类对生活环境和自然环境的污染却日益严重。矿物质能源需求量日益增大，地球的储存量却不断减少。在这一背景下，太阳能以及风能等一系列的清洁能源作为一种取之不尽用之不竭的绿色新能源受到越来越多科学家的关注。如何将太阳能取代传统的矿物质能源实现对环境的保护已成为各国科学界研究的热点和产业开发的重点。在过去的几十年里，由于单晶硅、多晶硅等无机半导体材料的迅速发展以及娴熟的电池制备技术，使得无机半导体太阳能电池的最高能量转化效率不断提高，已经达到商业化应用的水平，效率超过40％。但是目前已经商业化的无机硅电池的成本价格比较高，并且要想大幅度降低生产成本非常困难，所以开发可以代替的清洁能源电池显得尤为重要。近年来，有机太阳能电池和染料敏化电池异军突起，成为大家研究的重点，其能量转化效率也是不断攀升。但是，染料敏化电池由于需要电解质液,所以存储稳定性极差，因而有机太阳能电池就成为各国科学家关注的重点。

有机太阳能电池器件最早的报道于1959年。其电池结构为在两个电极之间填充单晶蒽，它的开路电压仅为200mV，其太阳能转换效率极低。1986年Tang等科学家首次引入电子给体(p型)/电子受体(n型)型有机双层异质结的概念，从而制备了双层有机太阳能电池结构：ITO/CuPc/PV/Ag，其转换效率大约为1％。近年来，有机太阳能电池在光电转换效率方面取得了突飞猛进的发展，目前实验室里报道的有机太阳能电池最高转换效率达到了11％，该结果也得到美国国家能源部的研究实验室验证，最近甚至有12％以上的报道。然而，与多晶硅和单晶硅电池相比，有机半导体电池的转换效率还偏低，其存在着载流子迁移率低等问题，尚未大规模市场化。

发明内容

针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种有机太阳能电池受体材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有机太阳能电池受体材料，具有如下式I的结构通式：

其中n为呋喃单元的数量，0≤n≤10，且n为整数；R₁、R₂各自独立的为氢原子、C₁～C₁₀的烷基链、C₁～C₁₀的烷氧基链中的一种；

端基A为受体基团，选自以下基团A1-A16中的一种：

其中*为连接位置。

进一步的，所述n为呋喃的单元数，可以优选为n＝1,2或3。

如取n＝1，R₁、R₂各自独立的为氢原子、C₁～C₁₀的烷基链、C₁～C₁₀的烷氧基链中的一种；可以是以下结构中的一种：

本发明同时提供该有机太阳能电池受体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：