专利名称：一种窄带隙有机太阳能电池材料及其制备方法
技术领域：
本发明属光电材料与应用技术领域，具体涉及一种有机太阳能光电转换材料，更具体的是一种聚噻吩类窄带隙有机太阳能电池材料及其制备方法。
背景技术：
有机太阳能电池产生电流的工作原理是基于半导体的光生伏打效应，当光子入射到光敏材料时，在材料内部产生电子和空穴对，在内建电场的作用下，电子和空穴被分开分别移向正极和负极，从而在外部回路产生电流。有机半导体材料被广泛认为是最为廉价和最具发展潜力的太阳能电池材料，其突出优势集中表现在以下几方面:(I)有机材料合成成本低，功能和结构易于调制，柔韧性及成膜性较好；(2)有机太阳能电池器件加工过程相对简单，可低温操作，器件制作成本低，适合于大规模推广应用。特别是，基于聚合物半导体材料的太阳能电池还可以简易地制作在柔性衬底上，可实现大面积制造，具有环境友好，轻便易携等潜在优势，受到人们越来越多的广泛关注。常用聚合物半导体材料有聚苯胺类、聚噻吩类、聚芴类、聚咔唑类、聚吡咯类以及聚对苯乙炔类等等。其中聚噻吩类衍生物以其易于制备，可溶液加工，具有良好的热稳定性，以及优异的光电性质和载流子传输特性等，成为人们研究的热点。目前公开报道的有机太阳能器件中，最高光电转换效率的材料体系是由噻吩类给体与富勒烯衍生物受体构成的。如聚(3-己基噻吩)(P3HT)是目前研究最多的噻吩类衍生物材料，它可以作为给体材料广泛应用于构建聚合物太阳能电池材料。但是P3HT也存在明显的不足，如光谱吸收范围比较窄，仅局限于650nm以内的太阳光的吸收，大大限制了太阳能电池器件光电转换效率的进一步提升。因此有必要优化聚噻吩类衍生物的分子结构设计，进一步调制其太阳光光谱响应特性和吸收性能，同时有效改善聚合物给体材料的载流子迁移特性，开发出具有窄带隙宽吸收，并能与太阳光谱有较好匹配的高效有机太阳能光电转换材料。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提供一种窄带隙宽吸收的有机太阳能光电转换材料，改善聚噻吩类有机太阳能光电转换材料的光吸收能力，拓宽其光谱响应范围，以大幅提高其光电转换效率。技术方案:本发明的窄带隙有机太阳能电池材料含有噻吩-苯噻唑结构体系，同时在噻吩结构基元上引入共轭结构侧链，是一种D-A型共轭结构聚噻吩类衍生物材料，该体系具有以下结构:<s>
权利要求
1.一种窄带隙有机太阳能电池材料，其特征在于，该材料含有噻吩-苯噻唑结构体系，同时在噻吩结构基元上引入共轭结构侧链，是一种D-A型共轭结构聚噻吩类衍生物材料，该体系具有以下结构:
2.根据权利要求1所述的窄带隙有机太阳能电池材料，其特征是该材料为式3或式4表示的聚合物，0<n< 1000，0<m<5，0<p< 10，且为实数，
3.根据权利要求2所述的窄带隙有机太阳能电池材料，其特征是该材料为式5或式6表示的聚合物，O ^ n ^ 1000,且为实数，
4.一种如权利要求3所述的窄带隙有机太阳能电池材料的制备方法，其特征在于，该制备方法具有以下合成路线:
全文摘要
本发明提供一种窄带隙有机太阳能电池材料及其制备方法，更具体的是一种聚噻吩类窄带隙有机太阳能电池光电转换材料及其制备方法。该材料是一种噻吩-苯噻唑D-A(Donor-Accepter)结构聚噻吩类衍生物，同时通过在噻吩结构基元的3和/或4位引入共轭结构侧链，进一步调制目标材料的光吸收特性及载流子传输特性。具有如下式所示的通式结构通过在D-A聚合物线性结构体系中引入共轭结构侧链，有助于提高光电转换材料的太阳光谱响应特性。所得的材料表现出良好的热稳定性能、无定形成膜稳定性能和载流子迁移率，还具有比较窄的光学能隙，可以吸收更宽波谱范围内的太阳光等特点，可以作为活性材料广泛地应用于有机太阳能电池器件。
文档编号H01L51/46GK103214658SQ20131014052
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者赖文勇, 付钰, 王芳, 方旭, 张广维, 黄维 申请人:南京邮电大学