雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物的製作方法

2023-05-03 15:54:36 2

專利名稱：雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物的製作方法
技術領域：
本發明屬於功能高分子材料領域，具體涉及一種雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物。
背景技術：
在20世紀70年代的石油危機之後，美國、日本、德國等發達國家將太陽能放在未來新型可再生能源重點發展對象的首位，太陽能的利用得到了長足的發展。其中，將太陽能直接轉化為電能的太陽能電池研製和開發是近些年來發展最快、最具活力的研究領域之一。開發低成本太陽電池的有效途徑之一就是從材料入手，尋找廉價、環境穩定性高、具有良好光伏效應的新型太陽電池材料。聚合物太陽能電池具有低成本、柔性好、易製備等明顯的優點。因此，這類太陽能電池具有重要發展和應用前景，成為目前聚合物光伏電池研究的前沿和重點。目前，聚合物電池仍存在轉換效率不高的問題。開發高效的共軛聚合物給體 和受體材料來提高其光電能量轉換效率是該領域目前研究的焦點。就給體材料而言，為了獲得良好性能的聚合物材料，將富電子單元(D)與缺電子單元(A)交替引入共軛聚合物的主鏈形成的給-受體(D-A-D)型聚合物成為目前給體聚合物研究的重點。最近，研究者設計合成了一種基於喹喔啉的給-受體型共聚物，具有較好的轉換效率。曹鏞等合成PECz-DTQX，與PCBM共混的光電轉換效率達到6. 07%, [Adv. Mater. 2011，23(27)，3086-3089]。氟原子的吸電子特性常被引入材料缺電單元中，降低給體材料的HOMO能級。Yu Luping等合成聚合物PTB5的HOMO能級為-5. Olev，引入氟原子後聚合物的HOMO能級降低為-5. 12ev，其開路電壓提升了 O. 08V，[L. Yu, et al. J. Am. Chem. Soc. 2009,131,7792-7799]，氟原子的拉電子特性很好的體現出來。鑑於以上所述氟原子對材料性能的影響，在喹喔啉這種缺電子單元上引入氟原子製備新型的含氟給-受體型聚合物有望進一步降低Η0Μ0，提升開路電壓，從而提高器件光伏性能，但是迄今還未見有關此類材料的製備及其應用於聚合物光伏電池中的報導。

發明內容
針對現有技術存在的缺陷或不足，本發明的一個目的在於，提供一種雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，以滿足聚合物光伏電池光活化層電子給體材料的需要。本發明的另一個目的是將得到的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物用於製備聚合物光伏電池的應用，利用氟原子的拉電子特性，降低聚合物材料的HOMO能級，進而提升聚合物光伏電池的開路電壓。為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案—種雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，其結構通式如式I所示
權利要求
1.一種雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，其結構通式如式I所示
2.如權利要求I所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，結構如式II所示
3.如權利要求I所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，結構如式III所示
4.如權利要求I所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，結構如式IV所示
5.如權利要求I所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，結構如式V所示
6.如權利要求I所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，結構如式VI所示
7.如權利要求I所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特徵在於，結構如式νπ所示
8.權利要求I至7其中之一所述的雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物用於製備聚合物光伏電池的應用。
全文摘要
本發明涉及一種雙噻吩並環矽戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其結構式如I所示。該聚合物由2，6-雙(三甲基錫)-4，4-雙(2-乙基己基)-4-氫-二噻吩[3，2-b，2′，3′-d]並戊烷單體作為供電單元，雙溴取代氟代-5，8-二噻吩喹喔啉單體作為受電單元，兩者通過Stille偶聯反應製得，用於本體異質結太陽能電池的給體材料。該聚合物由於在缺電子單元喹喔啉上引入了強的吸電子基團氟原子，可以有效降低材料HOMO能級，從而提升聚合物光伏電池的開路電壓。
文檔編號C08G61/12GK102816303SQ20121031616
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者高潮, 王維平, 武海梅, 陳冬, 彌育華, 安忠維, 陳鍵 申請人:西安近代化學研究所