[发明专利]一种聚合物受体材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种聚合物受体材料的制备方法及其应用。所述材料是一种二维的受体悬挂式交叉共轭聚合物，该类型材料是一种具有n型的共轭主链，并且含有D‑π‑A共轭侧链的二维交叉共轭聚合物。通过共轭侧链末端的醛基，可以引入不同的受体单元。通过结构上的设计，能够对材料的光电性能进行调控。该类型材料作为电子受体材料，可以应用于有机光伏器件中，并获得了不错的器件效果。

技术领域

本发明属于有机太阳电池技术领域，具体涉及一种聚合物受体材料的制备方法及其应用。

背景技术

能源短缺、环境污染是我国经济可持续发展面临的重大问题，同时也是世界各国重视关注的问题。发展新型绿色能源技术是解决上述问题的重要途径之一，而太阳能由于其具有的绿色可再生、储量大、分布广和易获取等优势成为广泛关注的焦点。因此发展太阳能发电技术，对于降低污染和减少二氧化碳排放，实现低碳经济的发展具有重要意义。经过多年努力，太阳电池发电技术已取得重要进展，晶体硅太阳电池技术已发展得比较成熟并进入市场，在太阳电池市场中占主导地位。但是由于硅基太阳电池成本相对较高，且其加工制备过程会产生严重的环境污染，限制了其进一步大规模的推广应用。相比而言，利用有机半导体材料制备的有机太阳电池，可以通过溶液加工方式制备出质量轻、成本低、可柔性弯曲的器件，还可通过卷对卷(Roll-to-Roll)方式高速制备大面积器件，很好的克服了无机太阳电池器件面临的部分问题。此外，有机太阳电池作为一种新型薄膜光伏电池技术，具有全固态、光伏材料性质可调范围宽、可实现半透明、可制成柔性电池器件以及大面积低成本制备等突出优点，极具潜力应用在建筑物外窗、汽车挡风玻璃、可折叠窗帘等场所。

目前基于富勒烯衍生物的有机太阳电池的单节能量转换效率已经超过了11％，但富勒烯衍生物本身的局限性，如价格昂贵，热稳定性差，光化学稳定性差和弱的可见吸收光谱等，这些都将成为有机太阳电池产业化发展路上难以克服的困难。与富勒烯衍生物相比，n-型聚合物具有自身独特的优势，如价格低，强而宽的可见-近红外的吸收光谱和良好的热稳定性等，而且，n-型聚合物的分子量、吸收光谱、电子能级和分子取向等可以更容易通过化学修饰手段得到，其具有的多样性有利于有机光伏器件效率的进一步提高。目前报道的聚合物电子受体材料还比较少，因此设计开发新型高效的聚合物受体材料，对有机太阳电池领域的发展具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚合物受体材料。该类型材料是一种二维的受体悬挂式交叉共轭聚合物，具有n型的共轭主链，并且含有D-π-A共轭侧链的二维交叉共轭聚合物。通过共轭侧链末端的醛基，可以引入不同的受体单元。通过结构上的设计，能够对材料的光电性能进行调控。该类型材料作为电子受体材料，可以应用于有机光伏器件中，并获得了不错的器件效果。

本发明的另一目的在于提供上述聚合物受体材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述聚合物受体材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种聚合物受体材料，其是一种二维的受体悬挂式交叉共轭聚合物，所述材料结构式如式(1)所示：

式中A单元为所述聚合物受体材料中采用的不同的缺电子性共轭单元；R₁和R₂分别为具有1到30碳原子数的烷基，其中包括一个或多个碳原子被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代；n为所述聚合物受体材料的聚合度，n为1到10000的自然数；

所述A单元为以下结构中的一种：

上述聚合物受体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过偶联反应合成含有醛基和端基炔的聚合单体；