[发明专利]基于苯并二噻吩‑2,6‑二甲酸酯的D‑A型宽带隙聚合物光伏材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机聚合物太阳能电池领域，特别涉及了一类基于苯并二噻吩-2,6-二甲酸酯受电子单元的D-A型宽带隙聚合物光伏材料的合成及其在聚合物太阳能电池器件中的应用。

技术背景

经济社会的发展离不开能源。当今在化石能源日益匮乏和环境亟待保护的双重制约下，能源和环境问题已成为全球迫切需要解决的重点和难点问题。由于太阳能具有取之不尽、用之不竭，安全、无污染、没有地域限制等无可比拟的优势，太阳能的开发与应用，已成为全球绿色新能源研究的热点。其中，将太阳能转换成电能的太阳能电池技术是近年来太阳能开发与应用的重点研究方向。

有机太阳能电池(OSCs)由于具有材料选择范围宽、结构易调节、制备工艺简单、器件易大面积柔性化等优点，已成为太阳能电池技术的主要发展方向，并获得快速的发展^[1-6]。目前有机太阳能电池主要包括聚合物太阳能电池(PSCs)和有机小分子太阳能电池(SMs-OSCs)。其中，基于聚合物和小分子的本体异质结(BHJ)单层OSCs的能量转化效率分别达到了11.7％^[7]和10.08％^[8]，基于聚合物和小分子的叠层OSCs的能量转化效率分别达到了11.83％^[9]和10.1％^[10]。纵观这些高效的有机太阳能电池，其光活性材料主要是采用窄带隙的共轭聚合物和小分子，以最大程度地吸收太阳光子，获得高的短路电流(J_sc)。相比于窄带隙(E_g<1.8eV)光伏材料，宽带隙(E_g>1.9eV)光伏材料的研究相对滞后，其太阳能电池的能量转化效率大都低于7％^[11]。

叠层有机太阳能电池是利用两种或以上光伏供体材料对太阳能吸收的优势互补，构筑的高效太阳能电池。其中，宽带隙共轭聚合物是其重要的组成部分。因此，开发高效宽带隙聚合物光伏材料，是叠层有机太阳能电池实现高能量转换效率的关键和拟解决的关键瓶颈问题^[12]。

附：主要参考文献

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