[发明专利]噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物及其聚合物和聚合物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物及其聚合物和聚合物的应用，属于有机光电材料合成领域。

背景技术

近年来，含有作为给体的苯并[1,2-b；3,4-b]二噻吩(BDT)基的共轭聚合物显示出了优良的光伏性能。杨阳，吴宏斌，侯剑辉等人合成了一系列基于BDT的共轭聚合物，这些聚合物具有非常好的光电性质，报道的叠层器件太阳能电池的最高电转换效率(PCE)为10.6％，但基于BDT材料稳定性能略有欠缺，且叠层器件层数较多，工艺较为复杂。[(1)Z.He,C.Zhong,S.Su,M.Xu,H.Wu,Y.Cao,Nature Photonics2012,6,591；(2)L.Dou,J.You,J.Yang,C.-C.Chen,Y.He,S.Murase,T.Moriarty,K.Emery,G.Li,Y.Yang,Nature Photonics2012,6,180]

苯并[1,2-b；3,4-b]二呋喃(BDF)是一个重要的电子给体单元，但是将其作为给体单元与其他稠杂环受体单元聚合后应用于有机电子领域报道不多。[(1)Ori Gidron,Afshin Dadvand,Yana Sheynin,Michael Bendikov,Dmitrii F.Perepichka.Chemical Communications,2011,47,1976-1978.(2)Lijun Huo,Ye Huang,Benhu Fan,Xia Guo,Yan Jing,Maojie Zhang,Yongfang Li,Jianhui Hou.Chemical Communications,2012,48,3318-3320.]

1,2,3-苯并噻二唑,1,2,3-苯并三氮唑，1,2,3-苯并噁二唑是三种常见的重要的电子受体单元，它们的二维结构聚合物近年来在电致变色、聚合物太阳能电池、聚合物发光二极管等方面得到了广泛的研究[Blouin N；Michaud A；Leclerc M；et al.A low-bandgap poly(2，7-carbazole)derivative for use in high-performance solar cells.Advanced Materials.2007,19,(17),2295-2300.]。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种具有新型结构的噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物，该噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物可进一步合成热稳定性和电化学性能好，适用于制备高光电转化率太阳能电池的聚合物光伏材料。

本发明的另一个目的是在于提供一种热稳定性和电化学性能好的具有噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物，该聚合物能用于制备高光电转化率的聚合物太阳能电池。

本发明的第三个目的是在于提供具有噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物在制备具有高光电转化率的聚合物太阳能电池方面的应用。

本发明提供了噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物，该噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物具有式1所示结构：

本发明还提供了具有所述噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物，该噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物具有式2、式3、式4或式5所示结构：

其中，n为10～25。

本发明还提供了所述具有噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物的应用，该应用是将具有噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物作为光伏层的给体材料应用于制备聚合物太阳能电池。

所述的应用是将所述的具有噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物单元结构的聚合物与电子受体物质混合后，溶于溶剂，再涂覆在导电玻璃上制成聚合物薄膜，进一步在薄膜上制备金属电极，即制得聚合物太阳能电池器件。

所述电子受体物质为富勒烯C₆₀或含C₆₀基团的化合物、富勒烯C₇₀或含C₇₀基团的化合物，或有机电子受体化合物。

所述的溶剂为邻二氯苯、三氯甲烷、四氢呋喃中一种或几种。

本发明的噻吩并[2,3-f]苯并呋喃化合物合成路线如下：

其中，