[发明专利]一种含硅烷末端基的芴嵌段噻吩阴极界面层的制备方法

说明书

本发明公开了一种含硅烷末端基的芴嵌段噻吩阴极界面层的制备方法，首次将9,9‑双(2’‑(2’‑(2’‑甲氧基)乙氧基)乙基)‑2,7‑二溴芴和3‑(6‑((2,5‑二溴噻吩)‑3‑甲氧基己基)‑1,1,1,3,5,5,5‑六甲基硅烷通过Kumada催化剂转移偶联聚合得到目标嵌段聚合物PF_EO‑b‑PTSi。聚合物用正己烷沉降，用索氏提取器提取，用中性氧化铝过柱，烘干得到淡黄色蓬松状固体。由于侧链含有极性烷氧基链和硅氧基链，赋予该嵌段聚合物既可以实现水和醇等极性溶剂加工，力学性能好，环境友好，能降低功函，又能改善上层活性层的形貌。可作为有机光伏电池、发光二极管和FET等器件的优良的阴极界面层。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池阴极界面技术领域，特别是涉及一种含硅烷末端基的芴嵌段噻吩阴极界面层的制备方法。

背景技术

随着全球环境污染日益严峻，资源匮乏，开发可再生清洁能源迫在眉睫。在所有可再生能源中，太阳能具有资源丰富、洁净和受地理位置限制小等优点脱颖而出。目前商业化的太阳能电池主要是无机硅太阳能电池，但因其生产工艺复杂、生产设备昂贵、硅材料受限制以及转换效率已基本达到极限等原因，使其进一步大范围商业化推广受到较大的限制。然而，有机薄膜太阳能电池因其可实现溶液加工，便于采用卷对卷印刷生产，价格低廉，深受国内外学者们的青睐。目前，有机薄膜太阳能电池的瓶颈是能量转换效率不够高和阴极界面层力学性能差。抑制器件光电转换效率提高的两大问题是活性层和阴极电极之间的界面势垒大和活性层形貌不佳，导致电荷分离和传输效率低，进一步限制器件的光电转换效率。因此，设计并合成具有较好的力学性能并能同时调控上层活性层形貌和界面势垒的阴极界面层对提高器件的光电转换效率至关重要。

目前有机太阳能电池器件的阴极界面层为无规或交替的共轭聚合物电解质、富勒烯和无机的氧化锌等，这些已报道的阴极界面层均不能同时解决活性层形貌和界面势垒的问题。为了同时解决活性层和电极之间的界面势垒和活性层形貌差的问题，本发明首次设计合成了以烷氧基链和硅氧基链为极性侧链的芴嵌段噻吩共轭聚合物。一方面，由于嵌段聚合物本身就可以形成自组装结构，可以进一步诱导上层活性层自组装，从而形成有序的结构，改善上层活性层的形貌；另一方面，嵌段聚合物的烷氧基和硅氧基极性侧链可以形成有利的偶极子，降低阴极电极的功函，从而降低活性层和阴极电极之间的界面势垒。此外，烷氧基极性侧链还可以增强界面相容性，提高介电常数和改善溶解性能。更值得一提的是侧链的硅氧基极性侧链不仅能改善材料的溶解性能，还能提高其力学性能，同时改善聚合物的成膜性并可诱导聚合物形成有利于电荷传输的face-on结构。因此，设计含烷氧基和硅氧基极性侧链的嵌段共轭聚合物可同时解决活性层和电极之间界面势垒大、上层活性层形貌差和界面层力学性能差的问题，并且可以巧妙的利用硅氧基极性侧链赋予聚合物形成face-on结构进一步诱导上层活性层形成有利于电荷传输的face-on结构，最终提高器件的光电转换效率。

发明内容