一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料及其应用

本发明涉及光电材料，具体是一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料及其应用。

背景技术：

1、有机光伏电池(opv)具有制备工艺简单、成本低、质量轻、柔性、透明、便携等优点，是近年来的研究热点之一。经过大量的研究工作其光电转换效率取得了飞速突破已经接近商业化。然而目前绝大多数高效率器件的活性层制备需要加入添加剂，通过加入添加剂以调控相分离等性质达到较高的光电转换效率，然而添加剂的加入使得活性层制备工艺更加复杂，并且有些常用添加剂如1，8-二碘辛烷(dio)等会降低器件的光热稳定性造成更多的问题，这不仅使得制备工艺复杂并且难度增加，特别是在大面积制备的时候会出现不均一的情况，并且一些添加剂容易变质加入后会降低器件的长期稳定性和寿命。

2、对于大面积制备高性能的有机光伏电池器件，开发无需添加剂的给体或受体材料十分重要，特别是利用刮涂或者其他大面积制备工艺。影响材料器件效率的因素有很多(例如溶解度、相容性、能级、光吸收等)，主链的极大的影响其吸光、能级等重要参数。目前大多数高效率的有机光伏电池受体是受体-给体-受体结构的小分子材料，这里通过对材料中给体或受体单元侧链的进行优化，微调控材料性质使其制备器件时无需使用添加剂来调控就可以达到较高的填充因子和光电转换效率。从而开发出适合商业化大面积制备的高性能有机光伏电池材料，简化工艺及降低成本推动有机太阳能电池技术的商业化。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料及其应用，本发明所采取的技术方案如下：一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料，其结构由多个受体-给体-受体组成，具有如式(ⅰ)所示的通式结构，

2、

3、其中，a和a1为受体单元，d为给体单元，n1、n2、n3分别为0-100的自然数；在所述a和/或d单元中引入五元环、六元环、稠环、烷基链、卤素原子、硝基、氨基侧链基团中的一种或多种；将上述受体材料与给体材料共混后直接制备活性层薄膜，简化活制备工艺并使得制备大面积器件更加容易效率更加均匀。

4、进一步，所述的a和a1单元为杂环缺电子结构基团：

5、进一步，所述的d单元为富电子结构基团；

6、进一步，所述的式(ⅰ)中引入侧链基团，所述的侧链选自以下结构：

7、

8、其中，*为连接位置；c是碳原子；h是氢原子；o是氧原子；n是氮原子；f是氟原子；s是硫原子。

9、还提供上述受体材料的应用：将所述受体材料作为活性层材料或第三组分应用于二元、多元或叠层等有机光伏电池器件。

10、本发明的有益效果如下：本发明提供的侧链调控无添加剂有机光伏电池受体材料相比于调控前，可直接与给体材料共混刮涂或旋涂制备活性层薄膜，并可以达到很高的填充因子从而获得更高光电转换效率；材料的制备采用常规制备方法，廉价易得，其在光伏领域具有潜在的应用价值。

技术特征：

1.一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料，其特征在于：所述受体材料结构包括多个受体-给体-受体，具有如式(ⅰ)所示的通式结构，

2.根据权利要求1所述的一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料，其特征在于：所述的a和a1单元为杂环缺电子结构基团。

3.根据权利要求1所述的一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料，其特征在于：所述的d单元为富电子结构基团。

4.根据权利要求1所述的一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料，其特征在于，在所述式(ⅰ)中引入侧链基团，所述的侧链基团选自以下结构：

5.一种如权利要求1-4任一项所述的有机光伏电池受体材料的应用，其特征在于，所述的有机光伏材料作为活性层材料或第三组分应用于二元、多元或叠层等有机太阳能电池器件。

技术总结
本发明提供一种侧链调控无添加剂的有机光伏电池受体材料及其应用，通过引入以及精细调控原受体材料骨架中给、受体单元上侧链和位置，从而使原本需要添加剂来获得高填充因子以和效率的材料在不需添加剂情况下达到较高的光电转换效率，或者目标材料在制备活性层薄膜的时候不需要添加任何添加剂或其他材料就可以达到很好的效果，从而简化器件制备工艺和难度，本材料在有机光伏领域具有潜在的应用价值。

技术研发人员：汪洋,鄢浩,林子涵,易翔,吴东林
受保护的技术使用者：温州大学新材料与产业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21