[發(fā)明專利]二噻吩并苯并二噻吩類共軛聚合物材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310126328.3
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN103193962A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍利軍;侯劍輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C07D519/00;C07D495/22;C08L65/00;H01L51/46
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二噻吩并苯并二噻吩類共軛聚合物材料及其制備方法與其在光電方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會與經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人類對化石能源的需求和使用量都迅猛增長。這不僅導(dǎo)致整個社會運行成本的提高，還帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。例如汽車使用數(shù)量的急劇增長直接導(dǎo)致傳統(tǒng)化石能源如汽油、天然氣等一次性能源的快速消耗，尾氣的排放導(dǎo)致嚴重的環(huán)境污染等，都直接或間接制約著我們現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，盡快發(fā)展綠色可再生能源已經(jīng)成為我們的共識。太陽能電池作為清潔可再生能源的一個重要組成部分，近年來取得了長足的發(fā)展。太陽能電池技術(shù)已經(jīng)逐漸滲入到人們的生活和生產(chǎn)中。小到太陽能計算器、太陽能路燈以及太陽能汽車，大到大規(guī)模光伏電站以及太空中的衛(wèi)星電池等，太陽能電池都發(fā)揮了巨大的作用。近年來，有機(包括聚合物)光伏器件具有重量輕、成本低以及可以制成柔性大面積器件等突出優(yōu)點，成為太陽能電池的研究熱點。通過在分子基礎(chǔ)上對種類繁多的有機材料進行設(shè)計合成，并對器件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，有機(包括聚合物)太陽能電池的效率目前為止達到了9％以上，[Zhicai?He，Chengmei?Zhong，Shijian?Su，Miao?Xu，Hongbin?Wu，Yong?Cao.Nature?photonics，2012，6，591-595.]很有希望進一步突破10％，成為未來能源利用的重要方式之一，其市場前景極其廣闊。

設(shè)計與合成新型的聚合物光伏材料是進一步提高光伏效率的有效途徑。芳香式-醌式結(jié)構(gòu)的窄帶隙聚合物成為高效率材料的重要選擇。苯并二噻吩(簡稱BDT)作為芳香式電子給體與不同的電子受體聚合，取得了一系列高達5％以上效率的優(yōu)異結(jié)果。[Lijun?Huo，Jianhui?Hou.Polymer?Chemistry?2011，2，2453-2461]相比苯并二噻吩，一類共軛結(jié)構(gòu)二噻吩并[2，3-d:2′，3′-d′]苯并[1，2-b:4，，5-b′]二噻吩單元(簡稱DTBDT)的平面性很好，分子鏈間較強的Pi-Pi堆積更容易形成高遷移率。利用這種平面對稱性且高遷移率的特性，將它引入到小分子類高遷移率的材料中，已經(jīng)有所報道。(WO2010000670A1；US20110155248A1；Li，L.；Gao，P.；Schuermann，K.；Ostendorp，S.；Wang，W.；Du，C.；Lei?Y.；Fuchs，H.；Cola，L.；Mullen，K.；Chi，L.J.Am.Chem.Soc.2010，132，8807-8809；Wang，S.；Gao，P.；Liebewirth，I.；Kirchhoff，K.；Pang，S.；Feng，X.；Pisula，W.；Mullen，K.Chem.Mater.2011，23，4960-4964.)。但是在聚合物體系中，至今只有極少以DTBDT為主鏈的分子結(jié)構(gòu)在有機光電領(lǐng)域的研究報道出現(xiàn)。(Yue?Wu，Zhaojun?Li，Xia?Guo，Huili?Fan，Lijun?Huo?and?Jianhui?Hou，J.Mater.Chem.，2012，22，21362-21365；Hae?Jung?Son，Luyao?Lu，Wei?Chen，Tao?Xu，TianyueZhen，Bridget?Carsten，Joseph?Strzalka，Seth?B.Darling，Lin?X.Chen，Luping?Yu，Advanced?Materials?2013，25，838-843)由于聚合物鏈與鏈之間的堆積可以提供更大的共軛堆積，遷移率和光伏性能都有不同程度提高，因此可以利用DTBDT這種較高的遷移率和較好的分子平面性，設(shè)計出更高遷移率的聚合物光伏材料和高遷移率的器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種含側(cè)鏈共軛噻吩基的二噻吩并苯并二噻吩類共軛聚合物材料及其制備方法。

本發(fā)明所提供的共軛聚合物，其結(jié)構(gòu)式如式I所示：