一种新型的含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料的制备方法与应用。本发明含蒽结构窄带隙共轭聚合物，结构如说明书附图中图1所示所示。其中n为大于等于4的整数。目前，具有给受体交替结构主链的共轭聚合物是当前研究的重点，含蒽结构窄带隙共轭聚合物具有非常好的平面性，有利于聚合物链之间的π-π有序堆叠，聚合物链的有序堆叠有利于提高聚合物载流子迁移率。含蒽结构的共轭聚合物在有机场效应管和有机发光二级管中的应用已经有了一些研究。但是，在光伏材料的应用中，含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料目前报道的还比较少见。
【专利说明】一种新型的含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料的制备
【技术领域】
[0001]本发明属于有机太阳电池材料领域，特别涉及一种新型的含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料的制备。在全球正面临能源危机的情况下，光电转换技术被认为是最重要的可再生能源之一。其中，聚合物太阳电池具有廉价、质轻、可大面积制备的优点收到了广泛的关注。获得高光电转换效率的重要因素之一是开发性能优异的电子给体材料。目前，最高的转换效率已达10%。
【背景技术】
[0002]尽管聚合物太阳电池的研究已经取得了显著的成果，但距离“双10”目标(即10%的光电转换效率和10年使用寿命)仍然存在很大差距，尽管目前的最高光电转换效率离10%的目标已经十分接近，但对于应用价值，依然有许多问题等待解决，例如材料的合成应尽可能的简单并易于提纯以具备大规模生产的可能性，同时材料的溶解性，稳定性和可加工性等都有待环境检验。
[0003]有机共轭给体材料(包括共轭小分子和共轭聚合物)和富勒烯衍生物受体材料构成了有机本体异质结太阳能电池的主体。自本体异质结的概念提出以来,越来越多的有机材料被合成出来并应用于太阳能电池中，其实验室能量转换效率最高已经达到9-11%。但是，有机共轭材料与无机硅材料相比，还存在着光电转换效率低，器件稳定性差、使用寿命短等问题，在太阳能电池的器件工作机理中还有很多问题有待深入研究，比如激子的扩散距离，载流子迁移率，以及相分离尺度的影响等等。
[0004]有机太阳能电池的主要性能参数包括光电转换效率(PCE，n)，开路光电压(Voc)，短路光电流(Isc) /短路光电流密度(Jsc)，填充因子(FF)，A射光子-电子转换效率(IPCE)以及电池的寿命等。开路电压的高低与最高未占有轨道(HOMO)能级密切相关，HOMO能级越低，开路电压越高。通常，以芴和咔唑及他们的衍生物作为聚合物的构建单元，能有效地降低HOMO能级，此类聚合物已经得到了广泛而深入的研究。然而，此类聚合物在降低HOMO能级的同时，扩大了电子能`隙，使聚合物的电子能隙很难低达1.74eV, 1.74eV对应的吸收波长在700nm，是太阳光谱中能量最高的波段，只有能吸收该波长的光线，才能较为充分的利用太阳光，所以电子能隙低至1.74eV至关重要。
[0005]短路电流依赖于材料对太阳光的有效吸收，激子在材料两相界面的有效分离以及电荷在两相中快速的传输。经过多年的深入研究，人们在材料的设计思路上形成了一些共识，总结如下:(I)具有较低的能隙(最佳值大概在1.5eV)，从而有效地吸收太阳光转化为短路电流；(2)具有合适的HOMO和LUMO能级从而获得较高开路电压和较小的给受体LUMO能级差避免能量的损失；(3)较好的溶解性及与富勒烯衍生物的相容性以利于溶液法加工并能形成纳米尺度优化的形貌。基于以上的思路，多种窄带隙的聚合物被设计合成出来并应用在聚合物太阳能电池中。
[0006]含蒽结构窄带隙共轭聚合物具有非常好的平面性，有利于聚合物链之间的J1-Ji有序堆叠，聚合物链的有序堆叠有利于提高聚合物载流子迁移率。但是，在光伏材料的应用中，尤其是作为P型半导体，含蒽结构窄带隙共轭聚合物的报道还比较少见。
【发明内容】
[0007]本发明旨在制备一种新型的含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料的制备
[0008]本发明中PATBT结构化合物的制备方法如下:
【权利要求】
1.一种新型的含蒽结构窄带隙共轭聚合物材料。
2.权利要求1所述材料的方法，主要步骤是: 氮气气氛下，以甲苯和水为溶剂，将4，7- 二(5-溴噻吩-2-基)-5，6- 二(辛氧基)-[1，2,5]苯并噻二唑和 4，4，5，5_ 四甲基-2-(4-(10-(4-(4,4，5，5_ 四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)苯基)-2，3，6，7-四(辛氧基)蒽基-9-基)苯基)-1，3，2-二氧杂硼烷2，摩尔比为1: 1，在四(三苯基膦)钯催化下在100-120°C温度下反应72小时，得到PATBT结构的含蒽结构窄带隙共轭聚合物。
【文档编号】C08G61/12GK103665332SQ201210322620
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】李翠红, 龚雪, 薄志山 申请人:北京师范大学