[发明专利]一种含多元芳香环并噻吩二酮的聚合物给体材料的制备方法和应用

说明书

本发明提供一种含多元芳香环并噻吩二酮的聚合物给体材料的制备方法和应用，本发明提供的聚合物为具有式(Ⅰ)结构的聚合物，通过实验发现，本发明提供的聚合物作为光电转化器件的活性层组分，能够获得较高的光电转化效率，能达到15.04％。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种基于多元芳香环并噻吩二酮的聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

能源是人类社会发展的物质基础与保障。随着科技的飞速发展，人类对于能源的需求逐年增长。目前，我们主要的能源获取途径仍为化石能源，但是该类能源日益枯竭，且造成了明显的环境污染。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，受到了各国科学工作者与工厂、企业的广泛关注。

科学家根据光生伏打效应制备了各种太阳能电池。其中，有机太阳能电池(OPV)有着重量轻、成本低以及可制成柔性大面积器件等突出优点。通过科研工作者们的不断努力，基于聚合物的单节光伏电池的光电转化效率已超过18％，并且在室内光伏领域有着卓越的表现，有着较大的商业化应用潜力。

有机太阳能电池中最为重要的是光活性层。现性能最为优异的光活性层体系是聚合物给体/小分子受体。近年来，高性能小分子受体的结构被发掘出来，使得有机太阳能电池的光电转化效率迅速提升，而聚合物给体材料的发展较为缓慢。明显的是，给体材料与受体材料是同等重要的，为了获得更高性能的有机太阳能电池，给体材料的开发刻不容缓。

现较为优异的聚合物给体材料主要由苯并二噻吩衍生物与苯并二噻吩二酮衍生物构成，后者由于独特的平面型吸电子结构，带来了合适的能级以及较好的自组装效应，是如今在给体聚合物材料中最优异的缺电子单元之一。因此，以优中选优的形式开发更多的能够提高太阳能电池的光电转化效率的聚合物给体材料具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于多元芳香环并噻吩二酮的聚合物及其制备方法和应用，本发明提供的聚合物作为太阳能电池的活性层，得到的太阳能电池的能量转化效率高，且原料来源广泛。

本发明提供了一种含多元芳香环并噻吩二酮的聚合物，所述聚合物为具有式(Ⅰ)的聚合物：

其中，所述R_1-1、和R_1-2独立的选自氧、硫、硒、胺基、羰基、砜基、亚砜基、乙烯基、亚胺基，

所述R_2-1、R_2-2、R_3-1、R_3-2独立的选自氢、溴、碘、砜基、亚砜基、酯基、羰基、三氟甲基、C1～C30，

所述Ar₁选自未取代或取代的亚乙烯基、未取代或取代的亚乙炔基、未取代或取代的单环亚芳基、未取代或取代的双环亚芳基、未取代或取代的三个环的亚芳基、未取代或取代的单环杂亚芳基、未取代或取代的双环杂亚芳基或未取代或取代的三个环的杂亚芳基；

所述Ar₂选自未取代或取代的芴、咔唑、二苯并呋喃、硅杂芴、苯并膦吲哚、二苯并噻吩、锗杂芴、锡杂芴；

n为5-1000之间的自然数，优选10-100。

优选的，所述R_2-1、R_2-2、R_3-1、R_3-2独立的选自为氢或C5～C20的烷基、氯、溴、碘、C1～C20的砜基、C1～C20的亚砜基、C2～C20的酯基、C1～C20的羰基、三氟甲基或C2～C20的炔基。

优选的，所述单环杂亚芳基、双环杂亚芳基以及三个环的杂亚芳基中杂原子为氮、硫或氧。