专利名称：可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的共轭聚合物 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的共轭聚合物及其在太阳能电池中的应用。
背景技术：
全球能源需求逐年增加，太阳能作为一种易于获取、安全、洁净无污染的新能源为人们解决能源危机提供了新的思路。聚合物太阳能电池由于成本低廉、轻薄灵活、易于实现大面积和柔性器件、光伏材料分子结构的可设计性等优点成为近年来太阳能电池研究与开发的热点。然而目前聚合物太阳能电池性能却不尽人意，其原因主要集中在1)有机半导体聚合物的禁带宽度太大，光谱响应范围与太阳光不匹配，影响了对太阳光的有效利用；2) 活性层微观形貌的有序性较差，严重阻碍了载流子的有效运输和收集，导致器件性能降低； 3)器件的稳定性差，严重影响了太阳能电池的使用寿命。
为了解决以上问题，有效提高聚合物太阳能电池光电转化效率，人们开发出了许多窄带隙的聚合物，尤其是窄带隙D-A型共轭聚合物，如PBDTTT-C [J. Am. Chem. Soc. 2009，131, 15586-15587]，PDTPQx \_Nano. Lett. 2010，10,洸；35-2639]，此类型共轭聚合物能拓宽光吸收范围，使聚合物材料的吸收光谱与太阳光的发射光谱更加匹配，吸光度提高，同时，能级也更匹配，电荷传输效果好。为进一步提高载流子迁移率，可进行分子结构调整，增加分子的刚性、共平面性，使其易形成n-n堆叠，有利于空穴电子传输。如芴类， 咔唑类，苯并二噻吩类，这类材料由于有稠环烃的大共轭体系，及刚性大共平面，具有高载流子迁移率的优良特性。此外，微观结构的有序性有利于载流子的输运和收集，人们将具有液晶性的共轭聚合物引入到活性层当中，通过液晶诱导取向，可以极大地提高器件效率，如 PBTTT [Nat. Mater. 2006，5, 328-333], PQTBTz-C12 {J. Am. Chem. Soc. 2009，131, 6124-6132]。由于聚合物低的玻璃化转变温度和活性层中组分间的不相容性，太阳辐射所产生的热会导致器件性能降低。为提高聚合物太阳能电池性能稳定性，可使用同时含有共轭聚合物和富勒烯两种不同嵌段的增容剂WJk Mater. 2006，18, 206-210]来减小界面张力，从而抑制相分离。另一种方法是引入热交联单元产生交联体系来阻止相分离，如 \Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2273，2281]。另外，有最新的报道表明，用含氟封端剂对共轭聚合物的末端基进行功能化保护Mater. 2010，22, 1355 - 1360]，能降低聚合物的表面能，使其接近于PCBM表面能，促进聚合物与PCBM间的均勻分散，提高活性层的空穴电子传输率，同时含氟封端剂的加入能抑制PCBM过快聚集，形成优化的微观相分离。
在研究过程中，我们在苯并二噻吩上引入可交联单元，将其与双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑共聚，用含氟苯封端剂对其端基进行功能化，得到一系列的D-A型窄带隙共轭聚合物。这种窄带隙共轭聚合物不仅大幅提高了对太阳光的吸收，同时其具有液晶特性， 液晶的诱导取向作用可以诱导和调控活性层的有序结构，有效地提高了器件性能。另外，可交联单元的引入可得到交联的、结构稳定的活性层材料，提高器件的稳定性和使用寿命。将5这种结构的共轭聚合物应用于太阳能电池，到目前为止，国内外并无相关文献和专利报道t发明内容
本发明提供了可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的共轭聚合物及其在太阳能电池中的应用。在苯并二噻吩上引入可交联单元，将其与双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑共聚，用含氟苯封端剂对其端基进行功能化，得到一系列的D-A型窄带隙共轭聚合物，同时研究其作为太阳能电池活性层的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的。
1、本发明提供一种可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的共轭聚合物，其特征在于其具有以下结构式
权利要求
1. 一种可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的共轭聚合物，其特征是具有以下结构式
2.权利要求1所述的共轭聚合物的应用，其特征是将所述的可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的共轭聚合物用作太阳能电池的活性层，制备聚合物太阳能电池。
全文摘要
一种可交联的含氟苯封端的基于苯并二噻吩和双噻吩基取代的二氟苯并噻二唑的液晶共轭聚合物及其在太阳能电池中的应用，其特征是具有以下结构式本发明共轭聚合物具有液晶特性，可以诱导和调控活性层的有序结构，改善空穴迁移率，利用含氟苯封端剂对其端基进行功能化，可促进聚合物与PCBM间的均匀分散，提高活性层的空穴电子传输率，有效地提高了器件性能，能量转化效率高达7.6%；可交联单元的引入可得到交联的、结构稳定的活性层材料，提高器件的稳定性和使用寿命，40天之后的效率仍能达到7.3%。
文档编号C07D519/00GK102504212SQ20111034549
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者张琳, 李璠, 谌烈, 陈义旺 申请人:南昌大学