非富勒烯受体材料作为有机光伏电池受体材料的应用
摘要：由于化石能源的使用存在多种问题，使人们不得不将目光转向太阳能等清洁能源，从而发展了有机太阳能电池这类器件。近年来关于有机太阳能电池光活性层材料的研究表明，使用非富勒烯受体材料的器件性能往往优于富勒烯及其衍生物作为受体材料的器件。本文综述了非富勒烯受体材料的研究进展及其应用的前景展望。
关键词：有机太阳能电池，活性层，富勒烯衍生物，非富勒烯受体材料
一、文献综述
有机太阳能电池发展的必要性
科学技术的发展加大了各国对能源的需求，化石能源虽是近些年各国利用的主要能源，但它在利用的同时也带来了许多问题，诸如能源枯竭、环境污染之类。因此发展新型清洁能源越来越受到各国科研工作者的重视，其中对太阳能利用的研究更是在近些年来成为新能源研究领域最热门的研究方向之一。
太阳能电池的诞生是历史发展必然的结果。据研究统计，太阳每分钟辐射到地球大气层的能量大约为一平方厘米8.23焦耳每分钟，整个地球每分钟接受的能量相当于500万吨煤的燃烧。可以说，若是将这样庞大的能量利用起来，便能有效地缓解目前的问题。
单晶硅太阳能电池是最早实现的一种太阳能电池，光电转换效率（PCE）为16%-20%之间。在这之后出现了多晶硅太阳能电池，虽然改善了单晶硅太阳能电池生产成本过高的缺点，但商业化的多晶硅太阳能电池光电转换效率平均只有12%。除此之外，科研工作者还先后尝试过多晶硅薄膜电池、非晶硅薄膜电池以及各种各样的半导体材料薄膜电池，均未达到想要的结果。
总之，传统的基于硅等无机半导体材料太阳能电池虽然已商品化，但因其生产工艺复杂、成本过高，加之无机材料的不可降解性以及不易柔性加工等缺陷，其应用受到了很大限制。而有机太阳能电池具有成本低、加工性能好、材料结构多样且可控、质轻、柔性以及可以大面积低成本印刷制备等多种优点。有机太阳能电池一般采用透明电极/光活性层/金属电极的三明治夹层结构，其中，活性层材料最为关键[1-6]。
光活性层材料
有机太阳能光活性层材料由受体和给体材料共混制备所得。目前的活性层材料，无论是给体材料还是受体材料，均可分为聚合物材料和小分子材料。近年来，具有确定化学结构及分子量的寡聚物及小分子作为活性层材料的太阳能电池引起了研究人员的广泛关注，因为这类材料具有分子量确定、合成和分离提纯相对简单等优点。目前，寡聚物及小分子材料作为给体材料经过多年发展研究较为成熟，包括宽带隙给体，如，P3HT、FTAZ[7]和J51[8]；中宽带隙给体，如PDBT-TI[9]和PBDB-T[10]；还有窄带隙给体，如PTB7-Th[11]等。（结构如图 1所示）
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