[发明专利]一种端基局部不对称小分子受体材料及其在全小分子有机太阳能电池上的应用

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，具体公开了一种端基局部不对称小分子受体材料及其在全小分子有机太阳能电池上的应用，所述小分子受体材料的分子结构式如式(I)所示。本发明的小分子受体材料是通过受体端基局部不对称策略构建而成，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受体材料；相较于对称的电子受体Y6，由本发明的小分子受体材料制备得到的全小分子有机太阳能电池的光电转换效率更高。本发明在有机太阳能电池及相关光伏领域具有极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，特别是涉及一种端基局部不对称小分子受体材料及其在全小分子有机太阳能电池上的应用。

背景技术

有机太阳能电池可溶液法加工，可印刷成膜。其原材料来源广泛且廉价，能大幅降低生产成本，最近几年有机太阳能电池已然成为业界研究的热点之一。有机太阳能电池发展迅速，聚合物-小分子体系的效率已经超过18％，但聚合物存在缺点，比如聚合物合成难以控制，对分子量及分子聚合度非常敏感，直接影响有机太阳能电池的光电转化效率。因此，聚合物不宜进行市场化推广。

有机小分子则具备分子结构精确、纯度高、重复率高的优势，更加适合市场化推广。然而，全小分子有机太阳能电池的效率远远不足聚合物-小分子体系，基于Y6的二元器件效率最高仅超过14％，主要是因为活性层相分离形貌还不够优。因此，开发新的受体材料去进一步优化相分离形貌，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端基局部不对称小分子受体材料及其在全小分子有机太阳能电池上的应用，运用端基局部不对称策略，解决全小分子有机太阳能电池光电转换效率低的问题。

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端基局部不对称小分子受体材料，其分子结构式如式(I)所示：

式(I)中，X＝Cl，Br，I。

本发明第二方面提供一种用于光伏器件的活性层材料，所述活性层材料含有如第一方面所述的小分子受体材料。

进一步，所述活性层材料还含有电子给体材料。

进一步，所述电子给体材料包括但不限于BTR-C1、BTR、BTQ中的至少一种。

进一步，所述电子给体材料为BTR-C1，BTR-C1的分子结构式如式(II)所示：

本发明第三方面提供一种光伏器件，含有如第二方面所述的活性层材料。

进一步，所述光伏器件的结构依次包括：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。

进一步，所述衬底包括透明玻璃和透明导电薄膜。

进一步，所述空穴传输层选自PEDOT：PSS、MoO₃中的至少一种。

进一步，所述电子传输层选自Phe-NaDPO、PDINO、PFBr中的至少一种。

进一步，所述空穴传输层的厚度为20-40nm，具体可以为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm。

进一步，所述电子传输层的厚度为5-10nm，具体可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm。

进一步，所述活性层的厚度为80-120nm，具体可以为80nm，90nm，100nm，110nm，120nm。

进一步，所述金属电极选自银、铝中的至少一种。

进一步，所述光伏器件为全小分子有机太阳能电池。