一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用

摘要

本申请公开一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用，所述IDF基聚合物结构式如下：，其中R为正己基、正辛基、、、、、或、或其它烷烃、芳香烃，n为8~50。此外，本发明所设计合成的系列聚合物PIDFCx具有较高的共轭程度、较高的HOMO能级、较良好的光捕获能力及电化学性能，其中以侧链为异辛基和正辛基的聚合物PIDFC2C4与PIDFC8为例，相应电池在无任何后处理的情况下，取得了较好的光电转化效率。

权利要求

1.一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料，其特征在于：所述引达省并二呋喃有机太阳能电池给体材料，结构式如下：，

其中R为C6 C16的饱和烷烃，n为8 13。

~ ~

2.权利要求1所述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料的制备方法，其特征在于，合成路线如下：具体合成步骤如下：

（1）将化合物1，2-三丁基锡呋喃，三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲苯基)膦加入甲苯中，惰性气氛下回流搅拌12 18h，经后处理得化合物2；

~

（2）将化合物2溶于四氢呋喃，保护气氛下滴加R-MgBr的四氢呋喃溶液，升温至回流继续搅拌10 16 h，经后续处理得化合物3；

~

（3）将化合物3溶于冰乙酸，滴加浓硫酸，混合物回流反应8 h-14 h，经后处理得化合物

4；

（4）将化合物4溶于四氢呋喃，滴加正丁基锂的正己烷溶液，滴加完毕，继续滴加三甲基氯化锡的正己烷溶液，自然回温至室温搅拌1 h 4 h，经后续处理得化合物5；

~

（5）将化合物5与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑溶于甲苯，加入催化剂四(三苯基膦)钯，回流反应12-18h，经后处理得聚合物6。

3. 根据权利要求2所述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述化合物1，2-三丁基锡呋喃、三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲苯基)膦的摩尔比为1:（2 2.05）:（0.009 0.01）:（0.018 0.02）；步骤（2）中化合物2和R-MgBr格氏试~ ~ ~剂的摩尔比为1:（4 5）；步骤（4）中化合物4、正丁基锂与三甲基氯化锡的摩尔比为1:（2.1~ ~

2.2）:（2.2 2.3）；步骤（5）所述引达省并二呋喃给体单元、四(三苯基膦)钯与4,7-二溴-2,~

1,3-苯并噻二唑受体单元的摩尔比为1:( 0.04 0.05):( 1 1.1)。

~ ~

4.利用权利要求1所述基于引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料的电池器件制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）对导电玻璃进行清洗；

（2）将导电玻璃用氮气流吹干，然后置于氩等离子体清洗仪中进行等离子处理；

（3）旋涂PEDOT:PSS空穴传输层；

（4）将引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料与PC71BM共混溶于有机溶剂，搅拌至少6.0 h，并在PEDOT:PSS 空穴传输层上旋涂制备光吸收活性层；

（5）在活性层上旋涂PFN的甲醇溶液制备PFN电子传输层；

（6）在PFN电子传输层上通过热蒸镀金属Al制备光阴极。

5.根据权利要求4所述制备电池器件的方法，其特征在于，所述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料为 n=13；或n=12。

6.根据权利要求4或5所述制备电池器件的方法，其特征在于，引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料与PC71BM的质量比为1:(0.5~2)，有机溶剂为氯苯，且引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料在氯苯中的浓度为5 15mg/mL。

~

7.权利要求4或5所述的制备方法制得的电池器件，其特征在于，电池器件的空穴传输层厚度为40-50nm，光吸收活性层厚度为100-200nm，电子传输层厚度为8 10nm，光阴极厚度~为80-100nm。

8.权利要求1所述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料在有机太阳能电池领域中的应用。

说明书

一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料、其制备方

法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于有机合成及有机太阳能电池应用领域，尤其涉及一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用。

背景技术

[0002] 有机太阳能电池（Organic Solar Cells，OSCs）是上世纪90年代发展起来的一种新型太阳能电池。OSCs不仅具有轻便可折叠、原材料来源广泛、能量回报周期短的特点，而且相应器件的制备方式多种多样，如：旋涂法、喷墨打印法、丝网印刷法、大面积卷筒工艺制备法，因此OSCs被认为是未来极具发展潜力的光伏利用技术。到目前为止，经过研究人员在光伏材料合成、器件结构优化、器件结构物理研究等方面的投入，OSCs的最高光电转化效率已经超过17%，显示出巨大的光伏市场潜能。

[0003] OSCs一般是将一种p型有机半导体材料（聚合物或小分子）和n型有机半导体材料（富勒烯衍生物或非富勒烯材料）共混制备的本体异质结光伏器件，其中p型有机半导体材料，又称给体材料，在OSCs的发展历程中一直扮演着重要的角色。当下主流的给体材料是以骨架中含推-拉电子结构（D-A型）共轭聚合物。由于推拉电子单元的纷繁多样性，已经有数以万计的新型聚合物材料被成功研发。引达省并二噻吩（IDT）作为一类新型推电子梯形单元，本身具有较大共轭平面及较高共轭程度，可以扩宽聚合物体系的π共轭长度，促进载流子输运。目前为止，基于IDT基聚合物：富勒烯衍生物的OSCs的光电转化效率已经超过8%，显示出极大的光伏潜能。科研人员为了进一步提高IDT基衍生物的共轭程度，大多采用稠环兼并共轭策略来提高聚合物π共轭体系。但是复杂的稠环兼并合成路线增加了聚合物的制备成本，不利于聚合物材料的大规模制备及推广，所以探索新型共轭策略是进一步增加聚合物共轭程度亟需解决的问题。

[0004] 呋喃与噻吩具有相似的结构与化学性质，而且呋喃还具有许多独特的优点。首先，呋喃较小的体积使得呋喃基聚合物可以展现出较好的共轭平面。其次，呋喃中氧原子相对于噻吩中硫原子具有较强的电负性，因而呋喃基聚合物具有较高的HOMO能级。此外，呋喃及其衍生物来源丰富，不仅可以通过生物酶发酵获取，而且工业制备条件温和，极有利于大规模生产。鉴于呋喃及其衍生物的优势，利用呋喃去取代IDT中的噻吩制备引达省并二呋喃（IDF）可以降低聚合物成本、增加体系的共轭程度、促进激子扩散和载流子输运，因而IDF基有机太阳能电池给体材料凸显较大的利用价值。

发明内容

[0005] 本发明目的在于提供一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料、其制备方法及应用。

[0006] 本发明设计并合成的引达省并二呋喃（IDF）基有机太阳能电池给体材料，其结构式如下：

[0007]

[0008] 其中R为C6 C16的饱和烷烃、 、 、 ，R1为C6 C10的饱和烷烃，更~ ~
优选地，R为正己基、正辛基、 、 、 、 、 、
，n为8 50。
~

[0009] 上述IDF基于有机太阳能电池给体材料的制备方法，

[0010] 合成路线如下：

[0011]

[0012] 所述聚合物的制备方法步骤如下：

[0013] （1）将化合物1，2-三丁基锡呋喃，三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲苯基)膦加入甲苯中，惰性气氛下回流搅拌12 18h，经后处理得化合物2；~

[0014] （2）将化合物2溶于四氢呋喃，保护气氛下滴加R-MgBr的四氢呋喃溶液，升温至回流继续搅拌10 16 h，经后续处理得化合物3；~

[0015] （3）将化合物3溶于冰乙酸，滴加浓硫酸，混合物回流至反应8h-14h，经后处理得化合物4；

[0016] （4）将化合物4溶于四氢呋喃，滴加正丁基锂的正己烷溶液，滴加完毕，继续滴加2-三甲基氯化锡的正己烷溶液，自然回温至室温搅拌1.0-4.0h，经后处理得化合物5；

[0017] （5）将化合物5与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑溶于甲苯，加入催化剂四(三苯基膦)钯，回流反应12-18h，经后处理得目标聚合物6。

[0018] 进一步地步骤（1）所述化合物1，2-三丁基锡呋喃、三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲苯基)膦的摩尔比为1:（2 2.05）:（0.009 0.01）:（0.018 0.02），步骤（2）中化合物2和R-~ ~ ~MgBr格氏试剂的摩尔比为1:（4 5），步骤（4）中化合物4、正丁基锂与2-三甲基氯化锡的摩尔~
比为1:（2.1 2.2）:（2.2 2.3），步骤（5）所述引达省并二呋喃给体单元、四(三苯基膦)钯与~ ~
4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑受体单元的摩尔比为1:( 0.04 0.05):( 1 1.1)。
~ ~

[0019] 进一步地，步骤（2）所述滴加烷基溴化镁的四氢呋喃溶液为冰水浴下滴加。

[0020] 进一步地，步骤（4）所述滴加2-三甲基氯化锡的正己烷溶液为匀速滴加，且滴加时间控制在15mins-30mins。

[0021] 进一步地，步骤（4）中甲苯为无水试剂，含水量<10ppm。特别需要注意的是步骤（5）所述目标聚合物的后处理是指待混合液冷却至室温，然后加入甲醇中并搅拌1.0 3.0h，而~后过滤并收集固体，固体置于索氏提取器中，依次用甲醇，丙酮，正己烷，氯仿各提取4.0~
8.0h，最后氯仿溶液经减压除去溶剂，所剩粘稠混合物再次加入甲醇中沉析，过滤，干燥即得目标聚合物。

[0022] 基于上述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料制备电池器件的方法，步骤如下：

[0023] （1）对ITO导电玻璃进行清洗；

[0024] （2）将ITO导电玻璃用氮气流吹干，然后置于氩等离子体清洗仪中进行等离子处理；

[0025] （3）旋涂PEDOT:PSS（聚3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐）空穴传输层；

[0026] （4）将引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料与PC71BM共混溶于有机溶剂，搅拌至少6.0 h，在PEDOT:PSS空穴传输层上旋涂制备光吸收活性层；

[0027] （5）在活性层上旋涂PFN的甲醇溶液制备PFN电子传输层（PFN全称为聚9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴）；

[0028] （6）在PFN电子传输层上通过热蒸镀金属Al制备光阴极。

[0029] 所述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料为n=13；或 n=12。

[0030] 引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料与PC71BM的质量比为1:(0.5 2)，有机~溶剂为氯苯，且引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料在氯苯中的浓度为5 15mg/mL。
~

[0031] 上述制备方法制得的电池器件的空穴传输层厚度为40-50nm，活性层厚度为100-200nm，电子传输层厚度为8 10nm，光阴极厚度为80-100nm。
~

[0032] 上述引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料在有机太阳能电池领域中的应用。

[0033] 本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

[0034] （1）本发明设计合成了一系列具有较大π共轭体系的给体单元；

[0035] （2）本发明制备了以IDF为给体单元，苯并噻二唑为受体单元的D-A型有机太阳能电池给体材料；

[0036] （3）相比于IDT基聚合物材料，本发明制备的IDF基聚合物材料具有较高的HOMO能级及较高的抗氧化能力；

[0037] （4）本发明制备的引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料具有良好的光物理性能及光伏性能。

附图说明

[0038] 图1为本发明涉及的引达省并二呋喃给体单元合成路线示意图；

[0039] 图2为本发明涉及的一类引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料合成路线图；

[0040] 图3为本发明涉及的电池器件结构示意图；

[0041] 图4为本发明实施例3中PIDFC2C4及PIDFC8的薄膜紫外可见吸收光谱；

[0042] 图5为本发明有机太阳能电池阴极界面传输层PFN的化学结构式；

[0043] 图6为本发明实施例6，实施例7中PIDFC2C4:PC71BM=1:2、PIDFC8:PC71BM=1:2制备的OSCs的 J-V曲线(器件结构如图3所示，利用太阳能光电测试系统 (94043A-S)测试，手套箱中测试，从-0.2V到1.2V测试，扫速为10mV/s，延迟时间20ms，AM1.5G模拟太阳光，光强为100mW/cm2)；

[0044] 图7为本发明实施例6，实施例7中PIDFC2C4:PC71BM=1:2共混膜及PIDFC8:PC71BM=1:2共混膜的AFM图。

具体实施方式

[0045] 为使本发明的目的、技术、优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明涉及的技术方案进行清楚、完整地描述，对于本技术领域的研究人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进之处也视为本发明实施例的保护范围。

[0046] 实施例1

[0047] 引达省并二呋喃（IDF）基有机太阳能电池给体材料6a的合成：

[0048]

[0049] （1）化合物2的制备

[0050] 将 2,5-二溴-对苯二甲酸二乙酯(化合物1，2.0 g, 5.26 mmol)、2-三丁基锡呋喃(3.36 g, 10.68 mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.46 g, 0.05 mmol)、三(邻甲苯基)膦(0.03g, 0.1 mmol)置于250 mL 单口烧瓶中，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下加入无水甲苯100 mL。将反应烧瓶置于油浴锅中加热至115oC过夜（12 18h）。待混合物冷~却至室温，将混合液体倒入去离子水中，并用3×30mL二氯甲烷萃取水相。合并有机相，用饱和氯化钠水溶液洗涤，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，过滤，减压旋出溶剂。经硅胶柱层析分离，湿法上样，乙酸乙酯:石油醚=11 9:1（体积比）为淋洗剂，收集目标溶液，并经减压~
旋出溶剂，真空干燥得浅黄色固体1.56 g，即得化合物2，收率为83.5%。1H-NMR(400MHz, CDCl3, TMS):δ 7.82 (s, 2H), 7.40 (q, J = 4.8Hz, 2H), 7.12 (m, 4H), 4.23 (m, 
4H), 1.12 (t, J = 7.6Hz, 6H)。

[0051] （2）化合物3a的制备

[0052] 将化合物2(化合物2，1.52 g, 4.29 mmol)置于100mL单口烧瓶中，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下加入无水四氢呋喃50 mL。将反应瓶置于冰浴中搅拌30mins。缓慢滴加新配置的异辛基溴化镁(15 mL, 20mmol, Organic letters, 2006, 8, 
5033)，滴加完毕，缓慢升温至70oC搅拌过夜（反应10 16h）。待混合物降至室温，将混合物缓~
慢倒入200mL冰的盐酸溶液(6 mol/L)中，室温下继续搅拌30mins。用3×60mL乙酸乙酯萃取水相，合并有机相并用饱和食盐水洗涤。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，减压旋出溶剂，不经任何处理直接用于下一步。

[0053] （3）化合物4a的制备

[0054] 化合物4a结构如下所示：

[0055]

[0056] 将上述中间产物溶于60mL冰乙酸并置于100mL单口烧瓶中，缓慢滴加6mL浓硫酸(18 mol/L)。混合物升温至120oC反应5h。待混合物冷却至室温，混合物用3×100mL乙酸乙酯萃取。合并有机相，并用饱和食盐水洗涤2-3次。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤。粗产物经硅胶柱层析分离，湿法上样，正己烷为淋洗剂，收集目标溶液，并经减压旋出溶剂，真空干燥得浅黄色油状液体1.16 g，收率为38.2%。1H-NMR(400MHz, CDCl3, TMS):δ 7.30 (s, 2H), 7.21 (d, J = 4.6Hz, 2H), 6.98 (d, J = 4.6Hz, 2H), 1.98-1.87 (m, 8H), 
1.08-0.41 (m, 60H).

[0057] （4）化合物IDFC2C4-T的制备

[0058] 产物结构式如下所示：

[0059]

[0060] 将化合物4a(1.10 g, 1.55 mmol)置于100mL单口烧瓶中，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下加入无水四氢呋喃50 mL。将反应瓶置于液氮/乙醇浴中搅拌
30mins。缓慢滴加2.1mL正丁基锂的正己烷溶液(1.6 mol/L，3.36mmol)，滴加完毕，液氮/乙醇浴中继续搅拌15mins。缓慢滴加三甲基氯化锡的正己烷溶液(1.0 mol/L, 3.5mL，
3.5mmol)，滴加完毕，液氮/乙醇浴中继续搅拌15mins。然后，自然回温到室温继续搅拌1至4小时至反应完全。将混合液倒入去离子水中，用二氯甲烷萃取。合并有机相，并用饱和食盐水洗涤，有机相经无水硫酸钠干燥，过滤，旋出有机溶剂。粗产物在乙醇中重结晶即得
0.815g引达省并二呋喃给体单元IDFC2C4-T，收率为52.1%，1H-NMR(400MHz, CDCl3, TMS):δ 
7.20 (s, 2H), 6.98 (s, 2H), 2.03-1.73 (m, 8H), 1.08-0.49 (m, 60H), 0.42-0.38 (s, 18H)。

[0061] （5）化合物PIDFC2C4的制备

[0062] 化合物PIDFC2C4结构式如下：

[0063]

[0064] 将IDFC2C4-T(0.2 mmol, 202 mg)，4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(0.205 mmol, 60.3 mg)，四(三苯基膦)钯(10.0 mg, 0.0087mmol)加入装有N2保护装置的25.0 mL单口烧瓶中。然后，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下用注射器注入9mL无水甲苯，
0.1mL无水N,N'-二甲基甲酰胺(碱催化剂)。加毕，混合物再次抽真空，充氮气。然后快速加热至115oC，并观察混合物粘稠度的变化。至反应瓶中转子转速变慢，且混合物发粘时，用注射器注入0.1 mL 2-三丁基甲锡烷呋喃封端剂，并继续搅拌2.0 h。紧接着用注射器注入0.1 mL 对溴氟苯封端剂，并继续搅拌2.0 h。待混合物冷却至室温，缓慢加入200 mL甲醇中搅拌
2.0 h。过滤并收集固体，固体置于索氏提取器中，依次分别用80mL甲醇，80mL丙酮，80mL正己烷，80mL氯仿提取4.0-6.0 h。最后氯仿溶液经减压旋蒸除去大部分溶剂，剩余粘稠混合物逐滴加入200 mL甲醇中再次沉析，过滤，50℃真空干燥得暗棕色固体PIDFC2C4(105 mg, 
64.1%)，GPC(THF): Mn=10.6 kDa (n=13); Mw=20.6 kDa; PDI =1.94.

[0065] 实施例2

[0066] 化合物PIDFC8的制备

[0067] 产物结构式如下所示：

[0068]

[0069] 引达省并二呋喃单元IDFC8-T与IDFC2C4-T一致，只是将正辛基溴化镁代替步骤（2）中的异辛基溴化镁。相应聚合物合成路线为将IDFC8-T(0.18 mmol, 181.6 mg)，4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(0.2 mmol, 60.3 mg)，四(三苯基膦)钯(10.0 mg, 0.0087mmol)加入装有N2保护装置的25.0 mL单口烧瓶中。然后，抽真空充氮气循环往复3-4次，并在氮气保护下用注射器注入9mL无水甲苯，0.1mL无水N,N'-二甲基甲酰胺(碱催化剂)。加毕，混合物再次抽真空，充氮气。然后快速加热至115oC，并观察混合物粘稠度的变化。至反应瓶中转子转速变慢，且混合物发粘时，用注射器注入0.1 mL 2-三丁基甲锡烷呋喃（封端剂），并继续搅拌2.0 h。紧接着用注射器注入0.1 mL 对溴氟苯封端剂，并继续搅拌2.0 h。待混合物冷却至室温，缓慢加入200 mL甲醇中搅拌2.0 h。过滤并收集固体，固体置于索氏提取器中，依次分别用80mL甲醇，80mL丙酮，80mL正己烷，80mL氯仿提取4.0-6.0 h。最后氯仿溶液经减压旋蒸除去大部分溶剂，剩余粘稠混合物逐滴加入200 mL甲醇中再次沉析，过滤，50oC真空干燥得暗棕色固体PIDFC8(85.6 mg, 58.3%)，GPC(THF): Mn=9.8 kDa(n=12); Mw=17.8 kDa; PDI =1.82。

[0070] 以下实施例为引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料的光物理性能、电化学性能及在有机太阳能电池中的应用。

[0071] 实施例3

[0072] 将实例1-2中合成的引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料(PIDFC2C4与-4PIDFC8)用氯苯溶解配置成10 mg/mL溶液，并用移液枪量取50μL氯苯溶液旋涂于预处理的石英玻璃(15mm×15mm)上，自然风干，测试聚合物的薄膜的紫外可见吸收光谱，如图4所示。
根据薄膜的紫外可见吸收光谱通过公式Egap=1240/λonset计算出光谱下PIDFC2C4与PIDFC8的光学能隙分别为1.68eV和1.61eV，属于窄带隙聚合物给体材料。

[0073] 实施例4

[0074] 将实例1-2中合成的引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料(PIDFC2C4与PIDFC8)用氯苯溶解配置成10-4mg/mL溶液待用，利用循环伏安法测试聚合物的氧化还原电位。具体测试过程：用移液枪量取30μL氯苯溶液涂布于导电玻璃ITO上(3mm×3mm×50mm)上，自然风干成膜。将四丁基六氟磷酸铵作为电解质溶于无水乙腈中，配置浓度为0.1mol/L。利用涂覆有聚合物的ITO导电玻璃做工作电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，二茂铁做内标。测试过程中保持氮气环境且在室温下测量。通过第一起始氧化和第一起始还原电位可计算聚合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级和最低未占据分子轨道(LUMO)能级。通过测试发现本发明制备的聚合物材料PIDFC2C4与PIDFC8的HOMO能级处于-5.30 eV -5.60 ~eV，LUMO能级处于-3.60 eV~-3.80 eV，与广泛使用的富勒烯衍生物受体材料PC71BM能级(HOMO-6.0eV，LUMO-4.0eV)匹配较好。

[0075] 实施例5

[0076] 根据本发明制备的引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料(PIDFC2C4与PIDFC8)的吸收光谱与电化学能级，将引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料(PIDFC2C4与PIDFC8)和PC71BM共混制备有机太阳能电池，具体过程如下：

[0077] 1) ITO导电玻璃基底清洗：将ITO导电玻璃基底(15 Ω/square)依次用洗涤剂、去离子水、超纯水、乙醇、丙酮、异丙醇超声清洗各30 min。

[0078] 2) ITO预处理：将ITO用氮气流吹干，然后在氩气等离子清洗仪中进行等离子处理5 mins (P<-98 kPa，VAr~80mL/mins)。

[0079] 3) 空穴传输层制备：将PEDOT:PSS(Clevious PVP AI 4083)水分散液用0.22 μm 水系微孔滤膜过滤器过滤，然后在处理过的ITO基底上通过匀胶机以4000 rpm/s的速度旋涂，时间为30 s，该层膜厚度约40 nm。然后，将ITO基底置于150 oC热台上退火15 min。冷却至室温后，移至手套箱中(CO2<0.1 ppm，CH2O<0.1 ppm)。

[0080] 4) 活性层制备：将聚合物材料与受体材料按一定比例共溶于氯苯，室温下搅拌至少6.0 h，然后通过匀胶机在PEDOT:PSS 层以一定转速进行旋涂活性层薄膜。

[0081] 5) 电子传输层制备：通过匀胶机以4000 rpm/s旋涂PFN(结构式如图5所示)的甲醇溶液制备电子传输层。

[0082] 6) 光阴极制备：在5×10-4 Pa真空度下，通过热蒸发金属(Al)制备光阴极，电池活性层面积为4.0 mm2，电池器件结构如图3所示。

[0083] 7) 电池器件光伏性能测试。通过测试发现本发明基于引达省并二呋喃基有机太阳能电池给体材料制备的器件在无任何后处理情况下可获得超过6%的光电转化效率，具有较大的光伏潜能。

[0084] 实施例6

[0085] 本发明采用PIDFC2C4为给体材料，PC71BM为受体材料制备了本体异质结太阳能电池，器件结构为ITO/PEDOT:PSS(40nm)/PIDFC2C4:PC71BM(105nm)/PFN(8nm)/Al(95nm)。当PIDFC2C4在氯苯中浓度为11mg/mL, 且PIDFC2C4与PC71BM质量比为1:1时，器件Voc=0.87 V，2
Jsc=10.72mA/cm ，FF=62.8%，PCE=5.86%；随着增大PC71BM的含量，当PIDFC2C4与PC71BM质量比为1:2时，器件的Voc保持不变，Jsc和FF均有所提高，如图6所示，器件Voc=0.87 V，Jsc=
11.12mA/cm2，FF=69.6%，PCE=6.73%；当继续增加PC71BM含量时，器件的Voc保持不变，Jsc和FF均出现下降，器件光电转化效率降低，为6.45%。

[0086] 实施例7

[0087] 本发明采用PIDFC8为给体材料，PC71BM为受体材料制备了本体异质结太阳能电池，器件结构为ITO/PEDOT:PSS(40nm)/PIDFC8:PC71BM(120nm)/PFN(9nm)/Al(100nm)。当PIDFC8在氯苯中浓度为10mg/mL, 且PIDFC8与PC71BM质量比为1:1时，器件Voc=0.85 V，Jsc=10.40mA/cm2，FF=59.7%，PCE=5.28%；当PIDFC8与PC71BM质量比为1:2，器件的Voc保持不变，Jsc和FF均有所提高，如图6所示，器件Voc=0.85 V，Jsc=12.15mA/cm2，FF=58.5%，PCE=6.04%；
当继续增加PC71BM的含量，器件的Voc保持不变，Jsc和FF均出现下降，器件光电转化效率降低，为5.76%。相对于基于PIDFC2C4的OSCs，基于PIDFC8的OSCs表现出的较低Voc可归结于其较低的HOMO能级，基于PIDFC8的OSCs表现出的较高的Jsc源于其较宽的吸收光谱。此外，基于PIDFC8的OSCs表现出的较差的FF可能是由于PIDFC8与PC71BM较差的混溶度，进而形成较差的共混膜形貌，如图7所示。

[0088] 本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。