[发明专利]基于主链结构为萘二酰亚胺和引达省氰基茚酮的嵌段共聚物及其在有机光伏器件中的应用

说明书

本发明属于高分子光电材料技术领域，公开了一种基于主链结构为萘二酰亚胺和引达省氰基茚酮的嵌段共聚物及其在有机光伏器件中的应用。本发明共聚物具有如下结构：其中，n为小于等于100万的正整数，0＜X≤1，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆相同或不同的分别为烷基链；A、B为共轭单元结构，相同或不同的分别为噻吩、呋喃、联噻吩、联呋喃、噻吩联呋喃、并噻吩、并呋喃及以上所有结构的衍生物中的至少一种；C为芳香环，为苯、噻吩、呋喃、硒吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪中的至少一种。本发明的聚合物既具有比较规整的堆积，又具有较高的吸收系数，可作为高效的电子受体用于高效有机光伏器件中，有效提高器件的性能。

技术领域

本发明属于高分子光电材料技术领域，特别涉及一种基于主链结构为萘二酰亚胺和引达省氰基茚酮的嵌段共聚物及其在有机光伏器件中的应用。

背景技术

随着全球对于能源需求的逐年增加，石油、煤炭等传统能源的日益枯竭，以及对保护地球生态环境的需要，全世界越来越多的科学家将研究集中在氢气、太阳能等取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。

已经成熟的无机硅、砷化镓、磷化铟等基于无机材料的光伏器件已经在市场上占有主导地位，然而由于其对于材料纯度的要求高，加工过程中会产生高能耗及污染等问题，且其价格非常昂贵，因此在追求低成本和绿色环保的今天，其大规模应用受到了限制。

有机光伏器件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、柔性电池、具有大面积低成本制备潜力等突出优点。有机材料的光伏性能可调范围宽，可利用化学手段对材料的能级、载流子迁移率以及吸收等性能进行有效的调控。有机/聚合物光伏器件可采用打印、印刷等方法进行加工，可借鉴传统塑料的加工工艺，通过卷对卷滚动加工流程制造大面积、柔性的薄膜光伏器件，该生产工艺能够有效降低光伏电池的制造成本。有机光伏器件几乎不受环境和场地限制，在许多场合可将光能转换为电能，同时与无机半导体光伏器件有非常强的互补性，无疑具有巨大的商业开发价值和市场竞争力。因此有机光伏器件的研究引起了广泛关注，以有机光伏器件为核心的科学研究已经成为一个世界范围内竞争激烈的材料科学前沿研究领域。

有机光伏器件的受体研究进展缓慢，早期的研究以富勒烯为主。最近两年，非富勒烯进展较快，然后以共轭聚合物为受体的报道相对较少，效率也不高。其主要原因是现有的受体的吸收系数不高，活性层薄膜相分离不可控。通过对于共轭聚合物分子结构的调节，设计嵌段共聚物可以有效诱导形成有序可控相分离，并提高以共轭聚合物为受体的有机光伏器件的性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于主链结构为萘二酰亚胺和引达省氰基茚酮的嵌段共聚物。

本发明另一目的在于提供上述基于主链结构为萘二酰亚胺和引达省氰基茚酮的嵌段共聚物作为电子受体材料在有机光伏器件中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种基于主链结构为萘二酰亚胺和引达省氰基茚酮的嵌段共聚物，具有如下结构：

其中，n为小于等于100万的正整数，0＜X≤1，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆相同或不同的分别为烷基链；

A、B为共轭单元结构，相同或不同的分别可为噻吩、呋喃、联噻吩、联呋喃、噻吩联呋喃、并噻吩、并呋喃及以上所有结构的衍生物中的至少一种；

C为芳香环，可为苯、噻吩、呋喃、硒吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪。