[发明专利]一种小分子电子给体材料及其制备与应用

说明书

本发明提供一种小分子电子给体材料及其制备与应用，该小分子电子给体材料含有如式(I)所示的分子结构。本发明的小分子电子给体，具有良好的光电性能、优良的溶解性、良好的自组装性和稳定性以及可溶液加工性，同时表现出液晶性质，可以作为全小分子有机太阳能电池的电子给体材料，制备的全小分子太阳能电池的光电转换效率显著提升，在有机太阳能电池等光伏器件领域具有巨大的应用潜力与价值。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池领域，特别是涉及一种小分子电子给体材料及其制备与应用。

背景技术

有机太阳能电池作为柔性可印刷太阳能电池的一种，具有原料来源广泛、柔韧性好、可溶液法处理、可印刷等优点，是一类前景广阔的太阳能电池。有机太阳能电池的核心部分是活性层，这一部分吸收太阳光，产生电荷的激发、分离、传输，进而在外电路传导，由此形成光伏效应。活性层一般由电子给体和电子受体的混合膜构成，这些电子给体或者电子受体可以是有机小分子，也可以是高分子。目前光电转化效率最高的单节有机太阳能电池采用高分子材料作为电子给体，可以达到16％的光电转换效率。但是高分子材料存在缺点，例如，高分子材料的合成难以控制，不同批次的高分子材料分子量和分子量分布不尽相同，使得不同批次的高分子材料表现出不同的光伏性能，导致太阳能电池器件的重复性较差。

有机小分子具有分子结构确定，合成容易控制，光伏性能重复性好的优点，可以克服高分子材料重复性不好的缺点。目前最好的小分子电子给体材料，其光电转换效率仅为12％(参考文献：Gao,K.,Jo,S.B.,Shi,X.,Nian,L.,Zhang,M.,Kan,Y.,Lin,F.,Kan,B.,Xu,B.,Rong,Q.,Shui,L.,Liu,F.,Peng,X.,Zhou,G.,Cao,Y.Jen,A.K.-Y.Over 12％efficiency nonfullerene all-small-molecule organic solar cells withsequentially evolved multilength scale morphologies.Adv.Mater.31,1807842(2019).)，其光伏性能较高分子电子给体材料要差，原因在于，小分子给体与受体的相分离行为较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有液晶性质的小分子电子给体材料，用于解决现有技术中高分子电子给体材料重复性差和小分子电子给体材料光电转换效率不高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种小分子电子给体材料，所述小分子电子给体材料含有如式(Ⅰ)所示的分子结构：

其中，R₁、R₂、R₃、R₁’、R₂’、R₃’各自独立地选自直链或支链的C1～C18烷基；

R₄、R₄’各自独立地选自直链或支链的C1～C18烷基、直链或支链的C1～C18巯烷基。

小分子是聚合物的相对概念，一般认为，不具有重复单元的化合物是小分子。

可选地，R₁、R₂、R₃、R₁’、R₂’、R₃’各自独立地选自如下基团中的任意一种：

其中，虚线表示基团与主链的连接位置。

可选地，R₄选自R₁、R₂、R₃、R₁’、R₂’、R₃’中的任一种，或者为如下基团中的任意一种：