一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用专利检索-有机太阳能电池太阳能电池太阳能电池板太阳能专利检索查询-专利查询网

一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机 太阳能 电池给体材料、其制备方法及应用

阅读：421发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用，所述聚合物化学结构式如下： R1，R2，R3为C4~C16饱和烷烃，X为O或S，Y为O或S，A为O，S，Se中的一种，含Z环为噻吩，呋喃，苯环或萘环，n=6-30。此外，本发明所设计合成的系列聚合物具有较高的共轭平面、适中的HOMO能级与LUMO能级。将不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料与PC71BM共混制备聚合物太阳能电池，电池在不经过任何处理时，基于噻吩苯并呋喃-噻吩并噻吩二酮基聚合物PTBF-asy-BDD展现出较好的光伏性能，且相应电池制备不存在操作的苛刻要求，适用于广泛推广。，下面是一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料，其特征在于：所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料的结构式如下：
，R1，R2，R3为C4 C16饱和烷烃，X为O或S，Y为O或S，A为O，
~
S，Se中的一种，含Z环为噻吩，呋喃，苯环或萘环，n=6-30。
2.根据权利要求1所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料，其特征在于：所述R1≠R2。
3.根据权利要求1或2所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料的制备方法，其特征在于，合成路线如下：
（1）将化合物1溶于冰乙酸，冰水浴下滴加液溴的乙酸溶液，滴加过程中产生的尾气经吸收装置吸收，滴加完毕，混合物升温至回流，并搅拌反应至完全，待混合物冷却至室温，除去溶剂，并向剩余混合物中滴加饱和硫代硫酸钠水溶液，直至体系不再产生气泡，过滤，滤饼经洗涤，重结晶得化合物2；
（2）将化合物2溶于二氯甲烷中，并注入2 3滴DMF，在保护气氛下将混合物置于冰浴下~
搅拌20 40mins，并滴加草酰氯，滴加完毕，混合物移至室温并搅拌反应至完全，除去溶剂及~
未反应的草酰氯，粗产物溶于无水二氯甲烷，并加入化合物3，将混合物置于冰浴下搅拌20~
40mins，并分批加入无水三氯化铝，加毕，冰水浴继续搅拌10 30mins，并移至室温搅拌反应~
完全，混合物倒入冰的盐酸中，并用氯仿萃取，干燥，过滤，减压除去溶剂，粗产物经柱层析分离得化合物4；
（3）将化合物10与化合物4溶于氯苯和DMF的混合溶剂中，加入催化剂四(三苯基膦)钯，加热反应至完全，经后处理得目标聚合物。
4.根据权利要求3所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中化合物1与液溴的摩尔比为1:（6 6.1）；所述步骤（2）中化~
合物2与草酰氯的摩尔比为1:（10 10.5）；化合物2、化合物3与三氯化铝的摩尔比为1:（1.1~ ~
1.2）:（4.2 5）；所述步骤（4）中化合物4、化合物10与四(三苯基膦)钯的摩尔比为1:1:（0.03~
0.05）。
~
5.利用权利要求1所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料制备聚合物太阳能电池的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）对导电玻璃进行清洗；
（2）将导电玻璃用氮气流吹干，然后置于氩等离子体清洗仪中等离子处理；
（3）旋涂 PEDOT:PSS空穴传输层；
（4）将不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料与PC71BM共混溶于有机溶剂，然后搅拌至少6.0 h，在PEDOT:PSS 空穴传输层上旋涂制备光活性层；
（5）在活性层上旋涂PFN的甲醇溶液制得PFN 电子传输层；
（6）在PFN电子传输层上通过热蒸镀金属Al制备光阴极。
6.根据权利要求4所述制备聚合物太阳能电池的方法，其特征在于，所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料为 n=7、
n=17、 n=25，三个化学式
中EH代表异丙基。
7.根据权利要求4或5所述制备聚合物太阳能电池的方法，其特征在于，不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料与PC71BM的质量比为1:(1 2)，有机溶剂为氯仿，~
不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料在氯仿中的浓度为5 15 mg/mL。
~
8.权利要求4或5所述的制备方法制得的聚合物太阳能电池，其特征在于，聚合物太阳能电池的空穴传输层厚度为40-50nm，活性层厚度为90 120nm，电子传输层厚度为8-10nm，~
光阴极厚度为100 110nm。
~
9.权利要求1所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料在有机太阳能电池领域中的应用。

说明书全文

一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机 太阳能 电池给体材

料、其制备方法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于聚合物合成及其应用领域，具体涉及一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用。

背景技术

[0002] 本体异质结聚合物太阳能电池(Bulk Polymer Solar Cells，B-PSCs)不仅具有质量轻、柔型好、成本低的特点，而且器件可以通过旋涂法、喷墨打印、丝网印刷、卷筒印刷等多种方法制备。因此，聚合物太阳能电池被认为未来可以实现在智能窗口、柔性衬底、特殊环境下进行大规模铺设进行光电转化的有效手段。本体异质结聚合物太阳能电池一般是将光敏材料夹在两电极之间构筑的光伏器件，其中器件的光敏材料主要是由一种p-型有机半导体材料和一种n-型有机半导体材料共混构筑的活性层。通常来讲，p-型有机半导体材料主要包括小分子和聚合物，而新型聚合物的研发对聚合物太阳能电池的发展一直起着重要的推动作用。

[0003] 主流的聚合物是以分子骨架中含给体-受体单元(Donor-Acceptor)的共轭聚合物，其中由于给体单元与受体单元可选择性空间较大，因此科研人员已经成功合成了数以万计的新型聚合物。在这些受体单元中，噻吩并噻吩二酮作为一种高效的受体单元，本身不仅具有简单、对称、极性的结构，而且它还具有易修饰的光物理性质，相应聚合物显示出了优良的光伏性能。当噻吩并噻吩二酮与其它给体单元共聚合后的聚合物可以形成较大的π共轭体系，有利于电子离域，同时噻吩并噻吩二酮还具有较强的吸电子效应可以促使相应聚合物的HOMO和LUMO能级降低，有利于电池开路电压的提高，进而可以提高聚合物太阳能电池的能量转换效率，从而解决相应电池器件效率较低的问题。

[0004] 目前为止，基于噻吩并噻吩二酮的聚合物太阳能电池的光电转化效率已经超过12%，但是已报道的大部分噻吩并噻吩二酮基聚合物都是基于分子结构对称的聚合物体系，聚合物本身乃至相应的器件的载流子传输速率较低，在一定程度上造成器件载流子复合，降低了电池短路电流和填充因子。相对于结构对称的分子结构，将不对称的分子结构引入聚合物分子可以引入偶极矩，增强聚合物分子内电荷传输，而且不对称的聚合物往往表现出较高的数均摩尔质量，可以增强对太阳光光子吸收的能力，有助于提升电池的短路电流。
目前为止，虽然已经有部分关于不对称噻吩并噻吩二酮基聚合物的研究，然而相关研究主要集中在给体片段的不对称研究，很少对噻吩并噻吩二酮受体单元不对称结构的研究。所以，开展基于不对称噻吩并噻吩二酮的聚合物研究不仅可以为研究基于不对称噻吩并噻吩二酮的高效聚合物提供研究基础，而且可以进一步丰富聚合物给体材料体系，具有重要的研究意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用。

[0006] 本发明制备的不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料，其结构式如下：，R1，R2，R3为C4~C16饱和烷烃，X为O或S，Y为O或S，A为O，
S，Se中的一种，含Z环为噻吩，呋喃，苯环或萘环，n=6-30，所述R1≠R2。

[0007] 一类不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料的制备方法，所述的制备方法步骤如下：（1）给体单元的合成方法参考文献(BDT的合成参考Macromolecules, 2008, 41,
6012;TBF的合成参考 Dyes Pigments., 2017, 146, 543; BDF的合成参考Solar RRL,
2018, 2, 1800186)。

[0008] （2）将化合物1溶于冰乙酸，冰水浴下滴加液溴的乙酸溶液，滴加过程中产生的尾气经尾气吸收装置吸收，滴加完毕，混合物逐渐升温至回流，并搅拌反应至完全，待混合物冷却至室温，除去溶剂，并向剩余混合物中滴加饱和硫代硫酸钠水溶液，直至体系不再产生气泡，且体系PH=7，过滤，滤饼经洗涤，重结晶得化合物2；（3）将化合物2溶于二氯甲烷中，并用注射器注入2 3滴DMF，在保护气氛下将混合物置~
于冰浴下搅拌20 40mins，并滴加草酰氯，滴加完毕，混合物移至室温并搅拌反应至完全，除~
去溶剂及过量草酰氯，粗产物2,5-二溴-3,4-噻吩二甲酰氯直接用于下一步；
将2,5-二溴-3,4-噻吩二甲酰氯溶于无水二氯甲烷，并加入化合物3，将混合物置于冰浴下搅拌20 40mins，并分批加入无水三氯化铝，加毕，冰水浴继续搅拌10 30mins，并移至~ ~
室温搅拌反应完全，混合物倒入冰的盐酸中，并用氯仿萃取，并干燥，过滤，减压除去溶剂，粗产物经柱层析分离得化合物4；
（4）将化合物10与化合物4溶于氯苯和DMF（氯苯和DMF的体积比为9:1）的混合溶剂中，加入催化剂四(三苯基磷)钯，加热反应至完全，经后处理得目标聚合物。

[0009] 进一步地，步骤（2）所述尾气吸收装置为氢氧化钠的饱和水溶液；搅拌反应时间为12h 16h。
~

[0010] 进一步地，步骤（3）所述注射器体积为2mL。

[0011] 进一步地，所述步骤（2）中化合物1与液溴的摩尔比为1:（6 6.1）；所述步骤（3）中~化合物2与草酰氯的摩尔比为1:（10 10.5）；化合物2、化合物3与三氯化铝的摩尔比为1:
~
（1.1 1.2）:（4.2 5）；所述步骤（5）中化合物4、化合物10与四(三苯基磷)钯的摩尔比为1:1:
~ ~
（0.03 0.05）。步骤（3）制备化合物4时，淋洗剂石油醚与二氯甲烷的体积比为7:1 5:1。
~ ~

[0012] 进一步地，步骤（5）中氯苯与N,N-二甲基甲酰胺为超干无水试剂，含水量<10ppm。特别需要注意的是步骤（5）所述目标聚合物的后处理是指待混合液冷却至室温，然后加入到甲醇中并搅拌0.5 5h，而后过滤并收集固体，快速过硅胶柱，固体置于索氏提取器中，依~
次用甲醇，丙酮，正己烷，氯仿各提取2 6h，最后氯仿溶液经旋转蒸发仪除去大部分溶剂，所~
剩粘稠混合物再次加入甲醇中沉析，过滤，干燥即得目标聚合物。

[0013] 利用上述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料制备聚合物太阳能电池的方法，步骤如下：（1）对ITO导电玻璃进行清洗；
（2）将ITO用氮气流吹干，然后置于氩等离子体清洗仪中进行等离子处理；
（3）制备PEDOT:PSS（聚3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐）空穴传输层；
（4）将不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料与PC71BM共混溶于有机溶剂，然后搅拌至少6.0 h，在PEDOT:PSS 空穴传输层上旋涂制备光活性层；
（5）在活性层上旋涂PFN的甲醇溶液制得PFN电子传输层；
（6）在PFN电子传输层上通过热蒸镀金属Al制备光阴极。

[0014] 所述不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料为n=7、 n=17、
n=25。

[0015] 不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料与PC71BM的质量比为1:(12)，有机溶剂为氯仿，不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料在氯仿中的~
浓度为5 15 mg/mL。
~

[0016] 上述制备方法制得的聚合物太阳能电池，聚合物太阳能电池的空穴传输层厚度为40-50nm，活性层厚度为90 120nm，电子传输层厚度为8-10nm，光阴极厚度为100 110nm。
~ ~

[0017] 本发明提供了一类不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料的制备方法及其在聚合物太阳能电池领域的应用。

[0018] 本发明的技术方案至少具有如下有益效果:（1）本发明制备了系列新型不对称噻吩并五元稠环二酮受体单元，特别以不对称噻吩并噻吩二酮受体单元性能为佳；
（2）本发明制备了系列基于不对称噻吩并噻吩二酮的D-A型中等带隙聚合物；
（3）本发明制备的系列基于不对称噻吩并噻吩二酮的D-A型中等带隙聚合物具有较好的电化学性能；
（4）本发明制备的基于不对称噻吩并噻吩二酮的D-A型中等带隙聚合物具有较好的光伏性能。
附图说明

[0019] 图1为本发明合成过程所涉及的尾气吸收装置示意图；图2为本发明设计的不对称噻吩并五元稠环二酮受体单元；
图3为本发明电池器件阴极界面传输层PFN的化学结构式；
图4为本发明电池结构示意图；
图5为本发明电池各部分的电子能级示意图；
图6为本发明实施例5至7基于不对称噻吩并噻吩二酮基聚合物制备的聚合物太阳能电池的J-V曲线（利用太阳能光电测试系统 (94043A-S)测试，手套箱中测试，从-0.2V到1.2V测试，扫速为10mV/s，延迟时间20ms，AM1.5G模拟太阳光，光强为100mW/cm2）。

具体实施方式

[0020] 为使本发明的目的、技术、优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明涉及的技术方案进行清楚、完整地描述，对于本技术领域的研究人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进之处也视为本发明实施例的保护范围。

[0021] 实施例1化合物Asy-BDD的制备：
EH代表异丙基。

[0022] （1）将化合物1(5g，28.5 mmol)、60 mL 冰乙酸置于500mL三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于冰水浴下搅拌30mins。通过恒压滴液漏斗向三口烧瓶缓慢滴加液溴的乙酸溶液(1mol/L，172mL，172mmol)，加毕，冰水浴继续搅拌15mins。然后缓慢升温至 85oC搅拌过夜。待混合物冷却至室温，经旋转蒸发仪减压旋出大部分溶剂，并向剩余物中加入缓慢滴加饱和硫代硫酸钠水溶液，变加边搅拌，直至反应不再产生气体，且体系PH接近7。过滤，滤饼用少量用去离子水、无水乙醇洗涤，并置于去离子水中重结晶，过滤，真空干燥得 8.2 g 灰色针状固体2,5-二溴-3,4-噻吩二甲酸（化合物2），收率为87.2%。1H-NMR(400MHz, DMSO, TMS):δ 13.62 (s, 2H)。

[0023] （2）将化合物2(8.16g，24.7mmol)、30 mL无水二氯甲烷、0.5mLDMF置于250mL双口烧瓶中，并用氮气进行保护，然后将双口烧瓶置于冰水浴下搅拌30mins。通过恒压滴液漏斗向双口烧瓶中缓慢滴加草酰氯(167mL，250mmol)，加毕，冰水浴继续搅拌15mins，然后移至室温搅拌过夜。通过旋转蒸发仪快速旋出溶剂，并再次快速加入60 mL 无水二氯甲烷、2-丁基-5-异丙基噻吩(化合物3a，7.47g，29.6mmol)，氮气保护，并置于冰水浴下搅拌30mins。快速分四次加入无水三氯化铝(16.46g，123.5mmol)，加毕冰水浴继续搅拌30mins。然后将双口烧瓶移至室温并搅拌过夜。将混合物缓慢倒入冰的1 1.5 mol/L盐酸中，并用 5×60 mL ~氯仿萃取，合并有机相用无水硫酸镁干燥，过滤并经过旋转蒸发仪旋除溶剂。所得粗产物经柱层析分离(石油醚/二氯甲烷=7 5:1，体积比)，最终真空干燥得6.49 g浅黄色固体不对称~
噻吩并噻吩二酮（Asy-BDD），收率为48.1%。1H-NMR(400MHz, CDCl3, TMS):δ 3.31 (d, J=
6.8Hz，2H)，2.26 (t, J=6.4Hz，2H)，1.78 (m, 1H)，1.51-1.27 (m, 12H)，0.91-0.89 (t, J=6.4Hz，9H)。

[0024] 实施例2将苯并二噻吩-双三甲基锡给体单元(BDT，0.20 mmol, 180.9 mg)，不对称噻吩并噻吩二酮受体单元(Asy-BDD，0.20 mmol, 109.3 mg)，四(三苯基膦)钯(0.0069mmol，8 mg)加入到装有N2保护装置的25.0 mL单口烧瓶中。然后，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下用注射器注入9mL无水氯苯，1mL无水DMF。加毕，混合物再次抽真空，充氮气。然后快速加热升温至120℃，期间观察混合物粘稠度的变化。当反应瓶中转子转速变慢，用注射器注入0.1 mL 2-三丁基甲锡烷噻吩（封端剂），并继续搅拌2.0 h。紧接着用注射器注入0.1 mL2-溴噻吩（封端剂），并继续搅拌2.0 h。待混合物冷却至室温，缓慢将混合液加入到200 mL甲醇中搅拌2.0 h。过滤并收集固体，固体用氯仿溶解，并快速过小型硅胶层析柱(长
200mm×内径20mm；淋洗剂氯仿)，氯仿收集液经旋转蒸发仪出去溶剂，残留固体置于索氏提取器中，依次用50mL甲醇，50mL丙酮，50mL正己烷，50mL氯仿各提取12 h。最后氯仿溶液经旋转蒸发仪减压除去大部分溶剂，剩余粘稠混合物逐滴加入到200 mL甲醇中再次沉析，过滤，真空干燥得暗棕色固体PBDT-asy-BDD(108.3 mg, 56.2%)，GPC(CB): Mn=6.4 kDa(n=7); Mw=11.6 kDa; PDI =1.82.
实施例3
将噻吩苯并呋喃-双三甲基锡给体单元(TBF，0.20 mmol, 177.7 mg)，不对称噻吩并噻吩二酮受体单元(Asy-BDD ，0.20 mmol, 109.3 mg)，四(三苯基膦)钯(0.0087mmol，10 mg)加入到装有N2保护装置的25.0 mL单口烧瓶中。然后，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下用注射器注入9mL无水氯苯，1mL无水DMF。加毕，混合物再次抽真空，充氮气。然后快速加热升温至130oC，期间观察混合物粘稠度的变化。当反应瓶中转子转速变慢，用注射器注入0.1 mL 2-三丁基甲锡烷噻吩，并继续搅拌2.0 h。紧接着用注射器注入0.1 mL2-溴噻吩，并继续搅拌2.0 h。待混合物冷却至室温，缓慢将混合液加入到200 mL甲醇中搅拌2.0 h。过滤并收集固体，固体用氯仿溶解，并快速过小型硅胶层析柱(长200mm×内径20mm；淋洗剂氯仿)，氯仿收集液经旋转蒸发仪出去溶剂，残留固体置于索氏提取器中，依次用50mL甲醇，50mL丙酮，50mL正己烷，50mL氯仿各提取12 h。最后氯仿溶液经旋转蒸发仪减压除去大部分溶剂，剩余粘稠混合物逐滴加入到200 mL甲醇中再次沉析，过滤，真空干燥得暗棕色固体PTBF-asy-BDD(152.2 mg, 80.3%)，GPC(CB): Mn=23.6 kDa(n=25); Mw=45.1 kDa; PDI =1.91。

[0025] 实施例4将苯并二呋喃-双三甲基锡给体单元(BDF，0.20 mmol, 174.5 mg)，不对称噻吩并噻吩二酮受体单元(Asy-BDD ，0.20 mmol, 109.3 mg)，四(三苯基膦)钯(0.0078mmol，9 mg)加入到装有N2保护装置的25.0 mL单口烧瓶中。然后，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下用注射器注入10mL无水氯苯，1mL无水DMF。加毕，混合物再次抽真空，充氮气。然后快速加热升温至130oC，期间观察混合物粘稠度的变化。当反应瓶中转子转速变慢，用注射器注入0.1 mL 2-三丁基甲锡烷噻吩，并继续搅拌2.0 h。紧接着用注射器注入0.1 mL2-溴噻吩，并继续搅拌2.0 h。待混合物冷却至室温，缓慢将混合液加入到200 mL甲醇中搅拌2.0 h。过滤并收集固体，固体用氯仿溶解，并快速过小型硅胶层析柱(长200mm×内径20mm；淋洗剂氯仿)，氯仿收集液经旋转蒸发仪出去溶剂，残留固体置于索氏提取器中，依次用50mL甲醇，50mL丙酮，50mL正己烷，50mL氯仿各提取12 h。最后氯仿溶液经旋转蒸发仪减压除去大部分溶剂，剩余粘稠混合物逐滴加入到200 mL甲醇中再次沉析，过滤，真空干燥得暗棕色固体PBDF-asy-BDD(115.7 mg, 62.1%)，GPC(CB): Mn=11.8 kDa(n=17); Mw=21.8 kDa; PDI =1.85。

[0026] 以下实施例为不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料在聚合物太阳能电池中的应用。

[0027] 实施例5根据本发明制备的不对称芳香杂环并噻吩二酮基有机太阳能电池给体材料的电子能级，将它们和PC71BM共混制备聚合物太阳能电池，并对器件光伏性能进行测试。在电池器件制备过程中，本发明采用不对称噻吩并噻吩二酮基聚合物为给体材料，PC71BM为受体材料制备了活性层，ITO为电池阳极，PEDOT:PSS为电池空穴传输层，PFN为电池电子传输层，金属Al为电池阴极，器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P-asy-BDD:PC71BM/PFN/Al，如图4所示。具体制备过程如下：
1)将ITO导电玻璃基底(15 Ω/square)依次用甲苯、去离子水、乙醇、丙酮、异丙醇超声清洗各15 min。

[0028] 2)将ITO用氮气流吹干，然后在氩等离子体处理器中处理5 mins (P<-92 kPa)。

[0029] 3)将PEDOT:PSS(Clevious PVP AI 4083)水分散液用0.22 μm 水系微孔滤膜过滤器过滤，然后在处理过的ITO基底上通过匀胶机以4500 rpm/s的速度旋涂，时间为25 s，该层膜厚度约40 nm。然后，将ITO基底置于150 oC热台上退火15 min。冷却至室温后，移至手套箱中(CO2<0.1 ppm，CH2O<0.1 ppm)。

[0030] 4)将聚合物材料与受体材料按一定比例共溶于氯仿，室温下搅拌至少6.0 h，然后通过匀胶机在PEDOT:PSS 层以一定转速进行旋涂活性层薄膜。

[0031] 5) 通过匀胶机以4000 rpm/s旋涂PFN(结构式如图3所示)的甲醇溶液制备电子传输层。

[0032] 6) 在7×10-4 Pa真空度下，通过热蒸发金属(Al)制备光阴极，电池活性层面积为4.0 mm2，电池器件结构如图4所示。

[0033] 7) 电池器件光电性能测试。

[0034] 以PBDT-asy-BDD为例，电池器件结构为ITO/PEDOT:PSS(40nm)/PBDT-asy-BDD:PC71BM(95nm)/PFN(8nm)/Al(100nm)，其中PBDT-asy-BDD与PC71BM溶于氯仿，PBDT-asy-BDD在氯仿中的浓度为10mg/mL。当PBDT-asy-BDD与PC71BM质量比为1:1.5且器件不经过任何处
2
理，如图6所示，器件Voc=0.858 V，Jsc=3.02mA/cm ，FF=33.9%，PCE=0.878%。基于PBDT-asy-BDD的器件表现出的较低短路电流源于其较小的摩尔分子质量，限制了载流子的传输以及对光子的捕获；其较差的填充因子源于其自身较强的聚集效应，可能形成较大的自身纯相，无给受体材料均匀混合形成。

[0035] 实施例6以PTBF-asy-BDD为例，电池器件结构为ITO/PEDOT:PSS(40nm)/PTBF-asy-BDD:PC71BM(112nm)/PFN(9nm)/Al(110nm)，其中PTBF-asy-BDD与PC71BM溶于氯仿，PBDT-asy-BDD的浓度控制为11.5mg/mL。当PTBF-asy-BDD:PC71BM质量比为1:1.5且器件不经过任何处理，如图6所示，器件Voc=0.880 V，Jsc=12.15mA/cm2，FF=69.8%，PCE=7.46%。基于PBDT-asy-BDD的器件表现出的较高开路电压源于其较高的HOMO能级；较高的短路电流源于其较大的摩尔分子质量，可以高效促进载流子传输以及增强对光子的捕获；其较好的填充因子源于其较好的溶解性能，可能与受体材料PC71BM形成均匀的混合。

[0036] 实施例7以PBDF-asy-BDD为例，电池器件结构为ITO/PEDOT:PSS(40nm)/PBDF-asy-BDD:PC71BM(106nm)/PFN(10nm)/Al(105nm)，其中PBDF-asy-BDD与PC71BM溶于氯仿，PBDF-asy-BDD的浓度控制为10mg/mL。当PBDF-asy-BDD:PC71BM质量比为1:1.5且器件不经过任何处理，如图6所示，器件Voc=0.910 V，Jsc=11.88mA/cm2，FF=50.8%，PCE=5.49%。基于PBDT-asy-BDD的器件表现出的较高开路电压源于其较高的HOMO能级；较高的短路电流源于其较大的摩尔分子质量，可以高效促进载流子传输以及增强对光子的捕获；其不太好填充因子源于其较强的共轭效应，形成较强的自身聚集域，难以受体材料PC71BM形成均匀的混合，在一定程度上增大了载流子复合的几率。

[0037] 本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

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