本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种用于钙钛矿电池的聚合物电子受体。
背景技术：
1、随着传统化石能源的不断枯竭，仅仅依靠化石能源已无法满足人类与日俱增的能源需求，并且化石能源的使用带来的环境污染问题也逐渐成为各国的关注焦点。发展资源丰富的可再生能源，成为解决化石能源使用问题的主要途径。
2、太阳能作为一种取之不竭、储备丰富的可再生能源，受到了社会各界广泛的关注。但由于地球的自转和公转，太阳能对于某一地区而言是非稳定的，并且太阳能往往不能直接利用，因此需要使用一种设备作为将太阳能转换为电能的载体。在这种情况下，太阳能电池应运而生，其具有巨大的应用潜力。而制备出高效稳定的太阳能电池一直是世界清洁能源技术研究的目标之一，对世界能源的可持续性发展具有重要意义，也是助力我国早日实现“双碳”目标的重要途径之一。传统的硅基、铜铟镓硒、碲化镉等太阳能电池已经得到了广泛的应用，但为了进一步降低高昂的成本、减少环境污染、拓宽太阳能电池的应用场景，开发新型太阳能电池仍一直是学界的重要研究方向之一。
3、在过去十余年间，以钙钛矿材料作为吸光层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率由最初的3.8％提升至26.14％，逐渐逼近晶硅太阳能电池的最高效率(27.09％)；并且其具有制膜工艺简单、生产成本低廉的优点，充分展示出广阔的应用前景，成为近年来研究人员的科研焦点。但尽管如此，钙钛矿电池的实用化发展仍然受到很多因素限制，如外场环境下稳定性较差、面积放大后效率衰减明显等。
4、为了制备稳定性较好的钙钛矿器件，研究人员摒弃了传统的掺杂有机空穴传输材料，开发了反式结构钙钛矿器件(p-i-n)。在该结构器件中，可以采用稳定性较好的空穴传输材料，然后在其表面沉积钙钛矿薄膜，进一步制备电子传输材料和电极。高效反式钙钛矿电池中通常采用富勒烯及其衍生物作为电子传输层，如c60、pc61bm等，这类材料的最低分子未占据轨道(lumo)能级，与钙钛矿的导带匹配较好，且可以以低温溶液法在钙钛矿层表面制备薄膜，因而对应的器件也获得了非常优异的光电转换效率。但富勒烯及其衍生物的能级较难调控、可修饰的化学结构数量非常有限，并且球形结构的pcbm在光照或者加热条件下容易聚集并结晶，这严重影响器件的长期稳定性，也限制了电池效率的进一步提高。
5、相比于传统的富勒烯基材料，非富勒烯电子受体可修饰化学键数量多、能级带隙可调空间大，且分子的平面性和结晶性可调，从而可针对性地调控载流子的传输。因此，为解决富勒烯及其衍生物的缺陷，研究人员积极探索其它新型电子传输材料，例如非富勒烯电子受体。目前报道的非富勒烯电子受体主要是基于萘酰亚胺(ndi)或苝酰亚胺(pdi)的聚合物和小分子。相比于有机小分子，聚合物材料具有更加优异的薄膜加工性以及疏水性，有利于获得具有高电子迁移率的薄膜和高稳定的器件。因此，开发成本低廉、性能优异、稳定性高的非富勒烯聚合物电子传输材料，对钙钛矿太阳能电池的实用化发展至关重要。
技术实现思路
1、基于前述背景，本发明的第一目的是提供一种用于钙钛矿电池的聚合物电子受体材料。
2、具体来说，本发明提供的聚合物电子受体，是在y6受体的末端引入非定位的噻吩，并在噻吩骨架上引入f原子形成。
3、在电子受体y6末端引入非定位的噻吩，可以进一步增加其共轭结构。大共轭结构带来的平面性和刚性带来更好的电子迁移率，通过聚合策略使分子主链进行纠缠，可获得更好的热和化学稳定性。另外，在噻吩骨架上引入f原子，以进一步调控材料的能级以及疏水特性，从而匹配钙钛矿吸光层并保护钙钛矿薄膜免受水分的侵蚀，最终形成本发明设计的电子受体，称为py-dft电子受体。
4、优选地，本发明提供的电子受体py-dft的结构式为：
5、
6、优选地，采用凝胶渗透色谱法(gpc)测量本发明提供的电子受体py-dft，作为一组典型值，重均分子量mw为19.87-22.02kda，数均分子量mn为11.15-13.08kda，多分散系数pdi为1.58-1.87。
7、本发明提供的电子受体py-dft，用于太阳能电池，尤其是作为钙钛矿电池的电子传输层材料使用。
8、本发明的第二目的，是提供上述电子受体py-dft的制备方法。
9、具体的，电子受体py-dft按照下述反应方程式制备。
10、
11、其中，m1的结构式为
12、
13、为后文的叙述方便，上述反式中的单体：
14、
15、称为s1。
16、优选地，反应的催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)膦和甲苯。进一步优选地，甲苯需要除氧。
17、优选地，反应条件为在惰性气体保护下，避光加热至110-130℃反应48-72h。
18、优选地，反应结束后，用索提法提取黑色固体，即本发明提供的电子受体py-dft。
19、优选地，m1的合成路径为：
20、
21、其中，各化合物下方的数字为该化合物的序号。
22、本发明的构思，是利用有机光伏中的小分子电子受体y6，通过高分子化策略，在y6的基础上引入连接单元，调控材料稳定性、能级、电子迁移率等，得到一种聚合物电子受体。
23、本发明以y6小分子受体作为主体，在其末端引入噻吩单元以拓展其共轭结构，同时引入f原子调控其能级和疏水性，将获得的聚合物电子受体作为钙钛矿电池中的电子传输材料，具有以下优点：
24、(1)该聚合物分子机械稳定性、热稳定性好。
25、(2)该聚合物具有大共轭体系，利于极化子在分子内快速传输，从而具备高电荷载流子迁移率。
26、(3)溶解性好，易于溶液加工，与钙钛矿薄膜工艺兼容。
27、(4)连接单元经过调控，使其与钙钛矿层能级匹配并可钝化缺陷；同时可以有效拓宽钙钛矿薄膜的光谱响应范围。
28、经过检测验证，使用本发明提供的聚合物电子受体，光电转换效率最高可达到23.49％。
1.一种聚合物电子受体，其特征在于，所述电子受体在y6受体的末端引入非定位的噻吩，并在所述噻吩骨架上引入f原子形成。
2.根据权利要求1所述的电子受体，其特征在于，所述电子受体的结构式为：
3.根据权利要求1或2所述的电子受体，其特征在于，所述电子受体采用凝胶渗透色谱法测量，mw为19.87-22.02kda，mn为11.15-13.08kda，pdi为1.58-1.87。
4.根据权利要求1所述的电子受体，其特征在于，所述电子受体用于太阳能电池。
5.权利要求1所述的电子受体的制备方法，其特征在于，所述电子受体按照下述反应制备：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述反应的催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)膦和甲苯。
7.据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述甲苯需要除氧。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述反应条件为在惰性气体保护下，避光加热至110-130℃反应48-72h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述反应结束后，用索提法提取固体，即为所述电子受体。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述m1的合成路径为：
