[發(fā)明專利]苯并二噻吩類聚合物、其制備方法、包括其的半導(dǎo)體組合物及應(yīng)用其的太陽能電池

在審

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• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104086752A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙志國;殷亮;王一丹;彭文博;劉大為;鄔俊波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司;中國華能集團(tuán)公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C07D519/00;H01L51/46
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物太陽能電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種苯并二噻吩類聚合物、其制備方法、包括其的半導(dǎo)體組合物及應(yīng)用其的太陽能電池。?

背景技術(shù)

隨著人類社會的發(fā)展，對能源的利用技術(shù)提出了越來越高的要求。太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，在石化能源日益枯竭、環(huán)境污染日漸嚴(yán)重的今天，能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換成電能的太陽能電池成為了各國尤為關(guān)注的研究熱點。?

按照使用的活性材料的不同，太陽能電池通常分為無機(jī)太陽能電池和有機(jī)太陽能電池。相對于已經(jīng)基本成熟的無機(jī)太陽能電池而言，有機(jī)太陽能電池，特別是有機(jī)太陽能電池中的聚合物太陽能電池的優(yōu)勢在于其所采用的聚合物材料的分子結(jié)構(gòu)具有多樣性和可修飾性。通過改變聚合物分子的分子構(gòu)成及元素成分，能夠?qū)ζ涓鞣矫嫘阅苓M(jìn)行調(diào)整，也就更有機(jī)會達(dá)到實際應(yīng)用的要求。另外，聚合物材料的加工工藝比較簡單，通常利用旋涂或印刷的方法就能夠?qū)崿F(xiàn)大面積制備。近年來已經(jīng)有大量原先采用無機(jī)材料的應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)用了有機(jī)材料。但是，相對于無機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池，聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率還不夠高，電性能還不穩(wěn)定。通過化學(xué)家和材料學(xué)家長期的研究結(jié)果表明，制約聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的主要因素包括：電池的光譜響應(yīng)范圍與太陽光對地面的輻射光譜不匹配、載流子的遷移率不高及電極對載流子的收集效率低等。而作為聚合物太陽能電池的主要組成部分，光活性層材料的改進(jìn)，尤其是光活性層中的聚合物材料的性能改進(jìn)是提高聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要途徑。?

在此基礎(chǔ)上，為了滿足聚合物太陽能電池的使用要求，設(shè)計和開發(fā)新型的適用于太陽能電池聚合物材料是非常重要和有意義的。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種苯并二噻吩類聚合物、其制備方法、包括其的半導(dǎo)體組合物及應(yīng)用其的太陽能電池，以提高聚合物的載流子遷移率，從而改善聚合物太陽能電池的使用性能。?

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種苯并二噻吩類聚合物，其具有如式Ⅰ所示的分子結(jié)構(gòu)，式Ⅰ如下：?

式Ⅰ中，m＝5～1000；A₁、A₂、A₃、B₁、B₂及B₃分別獨立地選自由氫原子、C1～C30的烷基、C1～C30的烷氧基、氰基、硝基、酯基、帶有四個以下取代基R_X的芳基、帶有四個以下取代基R_X的雜芳基、帶有四個以下取代基R_X的芳烷基、鹵素原子、鹵代烷基、雜烷基、烯基和炔基所組成的組；取代基R_X為氫原子、C1～C30的烷基、C1～C30的烷氧基、酯基、砜基或氟代烷基；?

K具有如式Ⅱ或式Ⅲ所示的結(jié)構(gòu)；式Ⅱ和式Ⅲ所示的結(jié)構(gòu)如下：?

式Ⅱ和式Ⅲ中，M為帶有三個以下取代基R_Y的亞乙烯基、帶有三個以下取代基R_Y的亞乙炔基、帶有三個以下取代基R_Y的單環(huán)亞芳基、帶有三個以下取代基R_Y的雙環(huán)亞芳基、帶有三個以下取代基R_Y的多環(huán)亞芳基、帶有三個以下取代基R_Y的單環(huán)雜亞芳基、帶有三個以下取代基R_Y的雙環(huán)雜亞芳基或帶有三個以下取代基R_Y的多環(huán)雜亞芳基；取代基R_Y為芳基、硝基、C1～C30的烷基、C1～C30的烷氧基或乙撐二氧基；R₁具有如式Ⅳ所示的結(jié)構(gòu)；式Ⅳ所示的結(jié)構(gòu)如下：?

式Ⅳ中，R₁中的R₂和R₃分別獨立地選自由氫原子、C1～C30的烷基和C1～C30的烷氧基所組成的組。?

進(jìn)一步地，上述苯并二噻吩類聚合物中M的結(jié)構(gòu)為如下的結(jié)構(gòu)之一：?

其中，R₄為氫原子、C1～C30的烷基或C1～C30的烷氧基。?

進(jìn)一步地，上述苯并二噻吩類聚合物中M的結(jié)構(gòu)為如下的結(jié)構(gòu)之一：?

進(jìn)一步地，上述苯并二噻吩類聚合物中A₁、A₂、A₃、B₁、B₂及B₃分別獨立地選自如下的單體所形成的基團(tuán)之一：?