[发明专利]以丁二烯为空间隔离基团的异靛蓝衍生物聚合物及制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种可溶液加工的有机半导体材料，尤其是一种丁二烯为空间隔离基团的异靛蓝衍生物的共轭聚合物及其制备、用途。

背景技术

当今世界能源消耗越来越大，但是煤炭、石油、天然气等不可再生能源日益枯竭，利用太阳能是解决人类社会面临的能源问题的有效途径。

异靛蓝具有良好的缺电子特性，吸光能力强，平面共轭等优点，广泛应用于光伏材料。Jo合成了窄能带隙聚合物PiITVT和PiI2T，由于TVT的平面性比2T的好，所以PiITVT的光伏性能更高，PCE高达7.09％。(参考文献：Jung,E.H；Jo,W.H；π-Extendedlowbandgappolymerbasedonisoindigoandthienylvinyleneforhighperformancepolymersolarcells.EnergyEnviron.Sci,2014,7,650-654.)IID桥连双键两边的吲哚酮环，由于苯环上H原子和C＝O上的O原子存在空间斥力作用，导致IID有所扭曲，降低了Π-Π共轭程度。Chen等设计合成了以噻吩环代替苯环的新型异靛蓝噻吩异靛蓝TII，可以有效降低二面角，不过由于TII的HOMO能级太高，导致PV性能并不理想。目前设计和研究空间隔离结构的异靛蓝，主要集中于OFET材料，应用于OPV领域的只有本课题组报道的以连二噻吩为桥连基团的IBTI与BDT共聚物PBDT-IBTI；结果表明：这种结构有效解决了异靛蓝二面角问题，PV性能良好，采用倒置BHJ器件测试，最终PCE达到6.41％。本发明EBI为电子受体单元，双锡BDT为电子受体单元，得到共聚物PEBI-BDTO和PEBI-BDTT，对其光伏性能进行研究，材料在可见光范围内光谱吸收良好，易溶于常用有机溶剂，成膜性好，微观形貌良好，耐热性好，能带隙合适，是PSCs的理想材料。

发明内容

本发明的目的是提供一类可溶液加工的含有一种扩展型异靛蓝EBI的共轭聚合物及其制备方法。本发明的共轭聚合物具有良好的平面共轭性，良好的紫外光谱吸收，属于可溶液加工的共轭聚合物，太阳能电池器件研究表明这两个材料在太阳能领域具有良好的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种丁二烯为空间隔离基团的异靛蓝衍生物的共轭聚合物，其结构式如式I或式II所示：

其中，R₁、R₂均为C8～C20烷基链，100≥n≥1。

第二方面，本发明还提供了一种如前述的丁二烯为空间隔离基团的异靛蓝衍生物的共轭聚合物的制备方法，其特征在于，包括式I化合物的制备方法和式II化合物的制备方法，其中，所述式I化合物的制备方法包括如下步骤：

将化合物EBI与化合物BDTO在80～120℃下进行反应，得到式I化合物；

所述式II化合物的制备方法包括如下步骤：

将化合物EBI与化合物BDTT在80～120℃下进行反应，得到式II化合物。

作为优选方案，所述化合EBI的制备方法包括如下步骤：

将化合物M与1-碘-2-辛基十二烷在70～110℃下进行反应，得到化合物EBI。

作为优选方案，所述1-碘-2-辛基十二烷与化合物M的摩尔比为2.2:1～4:1。

作为优选方案，所述EBI与BDTO的摩尔比为1:1～1:1.2，所述EBI与BDTT的摩尔比也为1:1～1:1.2。

第三方面，本发明还提供了一种如前述的丁二烯为空间隔离基团的异靛蓝衍生物的共轭聚合物与PC₇₁BM共混作为半导体有机层在聚合物太阳能电池测试中的用途。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明披露的合成方法简单有效，合成的成本低；本发明的丁二烯为空间隔离基团的异靛蓝衍生物的共轭聚合物具有两个的平面共轭，材料可溶液加工，可用于有机薄膜太阳能电池器件。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1化合物EBI合成路线图；

图2为实施例1聚合物PEBI-BDTO和PEBI-BDTT合成路线图；

图3为实施例1化合物EBI的核磁氢谱图；

图4为实施例1化合物EBI的核磁碳谱图；