[發明專利]以4-烷氧基噻吩作為共軛側鏈的給體-受體聚合物和具有其的組合物

在審

• 申請號: 201680085312.4
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN109153770A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 梁永曄;楊庭斌;黃威;林逢源;張智
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C08G61/00;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明涉及有機半導體材料領域。本發明涉及一種以4?烷氧基噻吩(AOT)環作為共軛側鏈的給體?受體的共軛聚合物、包括該共軛聚合物的組合物和含有該共軛聚合物的光伏器件。

技術領域

本發明一般涉及有機半導體材料領域，特別地涉及含有作為共軛側鏈的4-烷氧基噻吩(AOT)的給體-受體聚合物，和含有其的光伏器件。

背景技術

本體異質結(BHJ)聚合物太陽電池(PSC)作為一種迫切需求的光伏技術，擁有在許多新應用中的潛力，比如半透明環保房子、窗戶以及柔性有機電子器件。最近，聚合物太陽電池的能量轉換效率(PCE)已經超過10％，可以跟非晶硅太陽電池相媲美。擁有易合成的有機活性層材料與大規模溶液加工制備的優點，PSC可能具有較無機太陽電池更低的成本。其它優勢，比如柔性、半透明、以及輕便，促使PSC可以對無機太陽電池難以應用的新領域具有潛力。

半導性聚合物給體對發展高性能BHJPSC十分重要，通常需要將它與富勒烯受體共混形成活性層。在眾多高性能共軛聚合物當中，苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(BDT)似乎是一種多功能的構建單元。BDT中的稠環結構可以使所得聚合物具有剛性骨架和良好平面性，有利于電荷的離域和鏈間相互作用，從而提高聚合物的遷移率。此外，可以通過對BDT單元進行簡單的化學修飾來容易地合成具有合適的能級、溶解性以及恰當的側鏈的聚合物。許多工作集中在對BDT進行化學修飾獲取高性能的光伏聚合物，從烷氧基、烷基與烷硫基到二維共軛側鏈，如烷基、烷氧基或烷硫基取代噻吩，苯以及烷基取代噻吩并[3,2-b]噻吩。

材料成本與加工方法是PSC作為一項太陽能廣泛利用技術要考慮的其它重要因素。然而，一些高效的給體聚合物需要復雜的合成流程。理論上，活性層材料的成本隨著獲得各個有機光活性化合物所需的合成步驟的數量線性增加，由此具有高性能的易得給體共聚物是優選的。此外，大多數給體聚合物需要用到鹵素溶劑處理，比如氯仿(CF)、氯苯(CB)、鄰二氯苯(o-DVB)，而這些溶劑是危險的且不利于大規模制備。當采用非鹵素溶劑加工時，大多數高性能的給體材料表現出較低的光伏性能(PCE小于8％)。PTB7-TH與PffBT4T-2OD采用鄰-甲苯并以對甲氧基苯甲醛為添加劑時分別可以獲得8.5％與9.5％的PCE。然而，這些采用非鹵素溶劑處理的高性能PSC都需要經受高溫旋涂步驟的復雜性和對于添加劑或兩者的殷切需求。

發明內容

技術問題

本發明的一個目的是提供一種可行的方法，通過引入4-烷氧基修飾噻吩作為共軛側鏈來改善BDT基聚合物的光伏性能。

本發明另外的一個目的是提供一種方法，通過4-烷氧基噻吩作為側鏈鏈接到主鏈上來提高給體-受體聚合物的開路電壓。

本發明進一步的目的是提供一種包括光活性層的光伏器件，光活性層包含有機共軛聚合物。

本發明進一步的目的是提供一種包括從非鹵素溶劑處理的光活性層的光伏器件。

技術方案

依據本發明的實施方案，提供了一種給體-受體聚合物，包括鏈接到聚合物主鏈上作為側鏈的式(I)的4-烷氧基噻吩(AOT)，

其中R₁選自由-(CH₂)_mH、-O(CH₂)_mH和-S(CH₂)_mH組成的組，其中m是1到20的整數，R₂是-(CH₂)_nH，其中n為1到12范圍內的整數。