本技术属于有机功能材料与光伏电池技术领域,公开了氘代咔唑衍生物自组装单分子层空穴传输材料及其应用,本发明公开了4种基于氘代咔唑的自组装单分子层空穴传输材料在有机太阳能电池中应用。将其作为空穴传输材料应用到PM6:Y6和D18:BTP‑eC9体系中的,制备本体异质结有机光伏电池器件,最高获得能量转换效率为18.68%。并且,4种基于氘代咔唑的自组装单分子层空穴传输材料的制备合成方法简单,产率高,具备优良的批次间性能一致性与结构易调节等优势。这表明氘代咔唑衍生物自组装单分子层空穴传输材料是提高光伏器件的光伏性能的有效途径。
背景技术
有机太阳能电池凭借其质轻、柔软并且可制备大面积器件等突出优点,被认为是具有重大应用前景的新能源技术。同时,有机太阳能电池具有高转换效率和低成本潜力。典型的有机太阳能电池包括电极、电荷传输层和有机吸光层,其中电荷传输层对器件的性能和稳定性至关重要。电荷传输层应该尽可能薄,以减少电阻损失,同时,它们应该以连续和均匀的方式覆盖整个活性区域,传统的聚合物和无机金属氧化物材料很难同时满足这些要求。近年来,许多研究小组提出使用化学锚定在透明导电氧化物电极上的自组装单分子层材料形成超薄电荷选择性接触薄膜,取代传统的电荷传输材料。自组装单分子层材料通常包括三部分:芳胺的空穴传输性端基、可以化学吸附在基底上的锚定基团、以及二者之间的桥连基团。这种基于自组装制备的超薄空穴传输层有利于实现高效率的光伏器件。
目前,采用自组装单分子层材料作为空穴传输层的单活性层二元有机太阳能电池器件最高效率已达20.50%。但是,其种类较少,稳定性还有待提高。研究证明,氘取代后的材料的分子键的振动程度变小了,有利于加强化学键的强度,从而大幅度减慢亲电取代反应、氧化反应,质子夺取反应等的化学反应,提升材料光降解稳定性及其性能。因此,开发高效率氘代自组装单分子层空穴传输材料以提升器件寿命和性能有重要研究价值。
实现思路