[发明专利]一种聚合物受体材料

说明书

本发明涉及一种聚合物受体材料，其特征在于包含了缺电子性共轭单元；以及氢原子、卤素原子或者具有1到30碳原子数的烷基中的一种，所述碳原子至少一个被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基取代。所述材料是一种含有噻吩并苯的共轭聚合物，该类材料是一种具有醌式结构的共轭主链，能够有效拓宽材料的吸收光谱。该类材料具有近红外吸收，高的电子迁移率，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

本发明涉及一种聚合物受体材料。

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。

在全聚合物太阳电池中，电子受体材料采用的是长链共轭聚合物，所以从光学性质、电子能级、形貌和机械性能等各方面都体现出了潜在的优势。相比富勒烯类电子受体材料，聚合物电子受体材料可以通过简单的分子设计，有效调控其吸收光谱和电子能级结构，与电子给体材料进行匹配；相比非富勒烯共轭小分子电子受体材料，聚合物电子受体材料有利于形成连续的体异质结互穿网络结构，为载流子的传输提供连续的通路，而且聚合物的成膜性要优于小分子，因此也使其具有更好的柔性和机械性能，更利于大面积柔性有机太阳电池的集成化。

尽管全聚合物太阳电池有很多优势和发展潜能，但目前全聚合物太阳电池的器件效率仍较低，且报道的高性能聚合物电子受体材料还比较少，特别是具有近红外吸收的聚合物受体材料，因此设计开发新型高效的聚合物电子受体材料，对有机太阳电池领域的发展具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种新型的聚合物受体材料。该类型材料是一种基于噻吩并苯单元的共轭聚合物，具有n型的共轭主链。由于噻吩并苯单元容易形成醌式结构，有利于获得具有近红外吸收的聚合物受体材料，从而提高全聚合物的器件性能。

为了达到上述目的，本发明一种聚合物受体材料，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缺电子性共轭单元；R为氢原子、卤素原子或者具有1到30碳原子数的烷基中的一种，所述碳原子至少一个被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基取代；π为共轭单元；n代表所述有机半导体材料的聚合度，n为1到10000的自然数。

优选地，所述π为共轭单元，其含有噻吩、呋喃或者硒吩中的一种。

优选地，所述A单元为以下结构(2)或(3)中的一种：

R为具有1到30碳原子数的烷基，所述碳原子至少一个被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基取代。

优选地，所述π单元为以下结构(4)或(5)或(6)中的一种：