本發(fā)明涉及有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料和有機(jī)太陽(yáng)能電池器件領(lǐng)域：1、涉及一種基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的制備；2、以該材料作為有機(jī)太陽(yáng)能電池第三組分摻雜在pm6:y6體系中的，制備本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏電池器件，獲得能量轉(zhuǎn)換效率(pce)為17.06％和一種有效提升器件穩(wěn)定性和pce的方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池憑借其質(zhì)輕、柔軟并且可制備大面積器件等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有重大應(yīng)用前景的新能源技術(shù)。目前，單活性層二元有機(jī)太陽(yáng)能電池器件最高效率已達(dá)19.70％。但是，由于有機(jī)半導(dǎo)體材料吸收光譜較窄，難有效利用太陽(yáng)能。在三元有機(jī)太陽(yáng)能電池(toscs)中，三種不同的成分混合在一起形成光活性層，為提高功率轉(zhuǎn)換效率提供了機(jī)會(huì)，例如，通過(guò)拓寬吸收范圍，改善混合形態(tài)或調(diào)節(jié)激子分裂和電荷提取。由于這些可能性，三元系統(tǒng)是性能最好的oscs之一，并將在有機(jī)光伏的未來(lái)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。目前，已經(jīng)報(bào)道toscs的第三組分主要是受體材料，給體材料作為第三組分少見文獻(xiàn)報(bào)道。其中，寡聚物給體材料兼具小分子和聚合物兩者優(yōu)點(diǎn)，因其優(yōu)異的光電性能、電荷傳輸性能、良好的穩(wěn)定性以及能級(jí)易調(diào)控等優(yōu)勢(shì)在有機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展過(guò)程中一直廣受關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料的研究現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一類基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料，制備本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池器件，以實(shí)現(xiàn)提高能量轉(zhuǎn)換效率(pce)的新方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料，其中二聚體的分子結(jié)構(gòu)式為：

4、其中r為c6-c12直鏈烷基中的一種。

5、一種基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的制備方法，其中，所述二聚體的分子結(jié)構(gòu)通式的制備包括步驟：

6、(1)將化學(xué)結(jié)構(gòu)式為和3-乙基羅丹寧添加到磁力攪拌器的雙口反應(yīng)瓶中；將雙口反應(yīng)瓶抽真空通n2，并向反應(yīng)瓶中加入哌啶，得到第二反應(yīng)混合物；

7、(2)將所述第二反應(yīng)混合物加熱至第二預(yù)定溫度并在第二預(yù)定溫度條件下攪拌第二預(yù)定時(shí)間，得到第二混合產(chǎn)物；對(duì)所述第二混合產(chǎn)物進(jìn)行純化處理，制得所述二聚體結(jié)構(gòu)通式。

8、茚并噻吩類二聚體給體材料作為作為第三組分摻雜在pm6:y6體系中，制備出pm6:茚并噻吩類二聚體給體材料:y6的三元器件；pm6:y6:茚并噻吩類二聚體給體材料的質(zhì)量比為1:1.2:0.05～0.2；最優(yōu)的質(zhì)量比為1:1.2:0.1。

9、本發(fā)明還提供了基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的應(yīng)用，器件結(jié)構(gòu)為：ito/pedot:pss(30nm)/pm6:二聚體給體材料:y6(100nm)/pdino(5nm)/ag(100nm)?；钚詫訛榛趐m6:茚并噻吩類二聚體給體材料:y6。

10、相對(duì)于現(xiàn)在的技術(shù)，本發(fā)明有益的效果體現(xiàn)在：本發(fā)明提供的二聚體給體材料合成方法簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，產(chǎn)率高；合出來(lái)的材料具有較好的穩(wěn)定性和溶解性，在制備成異質(zhì)結(jié)器件后，二聚體的光伏特性相比較于單倍體的光伏特性有所提高。這表明二聚體給體是提高光伏器件的光伏性能和穩(wěn)定性的有效途徑。

技術(shù)特征：

1.一種基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料，其特征在于，所述給體材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料，其特征在于，所述二聚體給體為c6dioeh-rdn32和c12dioeh-rdn32中的一種；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的應(yīng)用，其特征在于：所述茚并噻吩類二聚體作為給體材料在太陽(yáng)能電池器件中的應(yīng)用。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的應(yīng)用，其特征在于：所述茚并噻吩類二聚體給體材料作為作為第三組分摻雜在pm6:y6體系中，制備出pm6:茚并噻吩類二聚體給體材料:y6的三元器件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的應(yīng)用，其特征在于：pm6:茚并噻吩類二聚體給體材料:y6的質(zhì)量比為1:0.05～0.2:1.2。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的應(yīng)用，其特征在于：pm6:茚并噻吩類二聚體給體材料:y6的質(zhì)量比為1:0.1:1.2。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于茚并噻吩類二聚體太陽(yáng)能電池給體材料的應(yīng)用，其特征在于：所述器件結(jié)構(gòu)為：ito/pedot:pss/pm6:二聚體給體材料:y6/pdino/ag。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于茚并噻吩類二聚體給體材料在有機(jī)太陽(yáng)能電池中應(yīng)用，屬于有機(jī)功能材料與光伏電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開了一種基于茚并噻吩類二聚體給體材料(式1)，將其作為活性層給體材料的第三組分摻雜到PM6:Y6體系中制備三元有機(jī)太陽(yáng)能電池，其器件的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)為17.06％。并且，基于茚并噻吩類二聚體給體材料的制備合成方法簡(jiǎn)單，綠色無(wú)毒，產(chǎn)率高，具備優(yōu)良的批次間性能一致性與結(jié)構(gòu)易調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)。這表明二聚體給體材料是提高光伏器件的光伏性能和穩(wěn)定性的有效途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：譚華,王少?gòu)?qiáng),于俊婷,朱衛(wèi)國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2