[发明专利]含萘[1;2-c；5;6-c]二[1;2;5]噻二唑的共轭聚合物材料及其应用

说明书

本发明公开了一种含萘[1,2‑c；5,6‑c]二[1,2,5]噻二唑的共轭聚合物材料及其应用，所述材料的结构如式Ⅰ，其中，D为富电子性共轭单元；G为含有乙烯基的交联基团或含有环状烷氧基的交联基团；R1为氢或具有1‑30个碳原子的烷基，R2为具有1‑30个碳原子的烷基；x、y分别为所述聚合物材料主链中不同片段的相对含量；n为所述有机半导体材料的聚合度，n为1到10000的自然数。本发明公开的共轭聚合物具有可交联的功能，可以在正常的加工成膜后，在光照或加热条件下，生成不溶不熔的互穿网络聚合物，对活性层形貌进行锁定，解决有机太阳电池效率快速滚降的问题，同时获得了较高的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于有机太阳电池领域的可交联共轭聚合物材料，具体涉及到一种含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑的可交联共轭聚合物材料及其应用。

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。其中，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。

在众多光电材料中，萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑是一类最近几年报道的性能优异的新型缺电子单元。萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑分子的化学结构是由两个苯并噻二唑(BT)分子以“肩并肩”的形式组合到一起的，分子式如下所示：

萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元由于分子中噻二唑环本身具有较强的缺电子性，因此具有较强的吸电子能力，进而拓宽聚合物光谱的吸收范围，提高电流值。另一方面，萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑分子较大的共轭平面呈现出强烈的自身聚集倾向，因此能有效的诱导分子链呈现出有序的堆积，增强聚合物的迁移率。这两方面的共同作用使得基于萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑的聚合物具有优异的光电性质。

然而，基于萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的高性能共轭聚合物，在制备有机太阳电池器件时需要较高的温度(约100℃)，需要通过热甩进行加工，且其活性层形貌往往很容易发生聚集，从而导致有机太阳电池器件迅速滚降，这对有机太阳电池的实际应用非常不利。

发明内容

本发明的目的在于一种提供含交联基团的共轭聚合物材料，这种材料作为活性层材料不仅能够获得高效的有机太阳电池器件，而且还能通过光照或者加热的条件下生成不溶不熔的网状聚合物膜，将活性层形貌固定，获得形貌稳定，器件性能稳定的有机太阳电池器件。

本发明的目的还在于提供所述的含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的聚合物半导体材料在有机光电转换器件中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的聚合物半导体材料，所述有机半导体材料的结构式为：