本发明属于有机太阳能电池领域，具体公开了一类多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用。
背景技术：
1、体异质结结构(bhj)是目前研究最为广泛的有机太阳能电池(oscs)活性层结构，其结构特点为：一是给体材料和受体材料共混于活性层中，能形成一定尺度的相分离，显著增加给/受体的接触面积，改善光生激子的解离过程。二是给体材料和受体材料在活性层中共混后，能形成纳米互穿网络结构和高效的电荷传输通道，提高激子的解离程度并抑制了复合淬灭效应。为了更好发挥bhj-oscs的结构优势，通常在器件制备的过程中，采用液体添加剂和固体添加剂策略，来改善器件光活性层形貌等特性，优化器件性能。
2、液体添加剂具有低易挥发性特性，在成膜时间尺度内可以诱导分子聚集，赋予定义明确的纳米级双连续互穿网络，改变分子的取向，使分子堆积更加有序。固体添加剂除了能与液体添加剂同样起到优化共混膜形貌之外，还可以促进分子结晶度的提高，改善电荷传输、抑制电荷重组。
3、目前，基于液体添加剂和固体添加剂策略已实现二元oscs光伏性能的提升。然而，传统液体添加剂大多具有低挥发性，很难完全去除，残留的添加剂会加速活性层的光氧化，降低器件稳定性；固体添加剂的选择多集中在与给/受体材料结构相似的多稠环有机小分子材料，当活性层给/受体材料发生变化时，器件效率存在重复性差的问题。因此，开发新型的液体和固体添加剂，对于提升oscs光伏性能和器件稳定性意义重大。
技术实现思路
1、为了丰富液体和固体添加剂种类，解决添加剂对提升器件效率重复性和稳定性存在的问题，本发明提供了对称多溴取代噻吩材料3,4-二溴噻吩(3,4-dbt)，四溴噻吩(fbt)分别作为液体添加剂和固体添加剂，应用于二元非富勒烯bhj-oscs，同步实现了器件能量转换效率和稳定性的协同提高。
2、本发明涉及的一类对称多溴取代噻吩材料3,4-dbt和fbt，其分子结构如下所示：
3、
4、本发明将对称多溴取代噻吩材料3,4-dbt或fbt分别作为液体添加剂和固体添加剂，掺杂到有机太阳能电池的光活性层中，制备了高效稳定的pm6:y6和pm6:btp-ec9二元非富勒烯bhj-oscs。
5、本发明制备的高效稳定的pm6:y6和pm6:btp-ec9二元非富勒烯bhj-oscs的器件结构分别为：ito/pedot:pss(30nm)/(3,4-dbt/fbt):pm6:y6(100nm)/pdinn(5nm)/ag(100nm)或ito/pedot:pss(30nm)/(3,4-dbt/fbt):pm6:btp-ec9(100nm)/pdinn(5nm)/ag(100nm)。在活性层pm6:y6或pm6:btp-ec9中，3,4-dbt液体添加剂的掺杂体积为0.25-0.75vol％(相对于溶液总体积)，最佳掺杂体积为0.50vol％；四溴噻吩(fbt)固体添加剂的掺杂浓度为15-20mg ml-1(相对于给体材料pm6的浓度)，最佳掺杂浓度为17.5mg ml-1；pm6:y6和pm6:btp-ec9质量比均为1:1.2。
6、在pm6:y6二元非富勒烯oscs中，当添加3,4-dbt液体添加剂后，器件的能量转换效率从15.68％提升为17.42％，该器件在氮气环境中放置36天后，器件的能量转换效率可保持在原来91％水平，而pm6:y6二元原型器件的能量转换效率只维持在原来86％水平。当添加fbt固体添加剂后，器件的能量转换效率从15.68％提升为16.55％。该器件在氮气环境中放置36天后，器件的能量转换效率可保持在89％水平。
7、在pm6:btp-ec9二元非富勒烯oscs中，当添加3,4-dbt液体添加剂后，器件的能量转换效率从16.03％提升到18.52％，当添加fbt固体添加剂后，器件的能量转换效率从16.03％提升到17.41％。
8、本发明提供了多溴取代噻吩材料作为添加剂应用在oscs中有效提高器件能量转换效率和稳定性的新方法。
9、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
10、(1)本发明采用的对称多溴取代噻吩材料3,4-dbt溶液添加剂和fbt固体添加剂，对丰富有机太阳能电池添加剂种类和适用于非富勒烯体系的添加剂具有较大的意义。
11、(2)本发明对称多溴取代噻吩材料3,4-dbt溶液添加剂和fbt固体添加剂，用于制备有机太阳能电池，器件的制备过程简单，成本低。
12、(3)本发明对称多溴取代噻吩材料3,4-dbt溶液添加剂和fbt固体添加剂，用于制备有机太阳能电池，能显著提高器件的能量转换效率和稳定性。
1.一类多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：所述多溴取代噻吩材料作为二元非富勒烯类有机太阳能电池的添加剂。
2.根据权利要求1所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：多溴取代噻吩材料的化学结构如下所示：
3.根据权利要求1所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：3,4-二溴噻吩3,4-dbt作为有机太阳能电池的液体添加剂，四溴噻吩fbt作为有机太阳能电池的固体添加剂。
4.根据权利要求3所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：将3,4-二溴噻吩或四溴噻吩掺杂到有机太阳能电池的光活性层中，制备二元非富勒烯有机太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：将多溴取代噻吩材料掺杂到基于聚合物给体pm6和非富勒烯受体y6的混合活性层中，或基于聚合物给体pm6和非富勒烯受体btp-ec9的混合活性层中，制备二元非富勒烯有机太阳能电池。
6.根据权利要求4所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：3,4-二溴噻吩3,4-dbt材料掺杂到光活性层中的质量比为0.25-0.75wt％，四溴噻吩fbt材料掺杂到光活性层中的浓度为15-20mg ml-1。
7.根据权利要求1所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：有机太阳能电池的器件结构为：ito/pedot:pss(30nm)/pm6:y6:3,4-dbt(100nm)/pdinn(5nm)/ag(100nm)。
8.根据权利要求1所述的多溴取代噻吩材料在有机太阳能电池中的应用，其特征在于：有机太阳能电池的器件结构为：ito/pedot:pss(30nm)/pm6:btp-ec9:fbt(100nm)/pdinn(5nm)/ag(100nm)。
