[发明专利]一种二维共轭苯并二呋喃类共轭聚合物材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种二维共轭苯并二呋喃类共轭聚合物材料及其制备方法与应用

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，在化石能源日益枯竭、环境污染日渐严重的今天，将太阳能转换成电能的太阳能电池的研究成为各国尤为关注的高新技术之一。近年来，有机(包括聚合物)光伏器件因其具有重量轻、成本低以及可以制成柔性大面积器件等突出优点，成为太阳能电池的研究热点，其最高能量转化效率已经达到7-8％，(Lijun Huo，Shaoqing Zhang，Xia Guo，Feng Xu，Yongfang Li，and Jianhui Hou Angew.Chem.Int.Ed.2011，50，9697-9702；Samuel C.Price，Andrew C.Stuart，Liqiang Yang，Huaxing Zhou，Wei You，J.Am.Chem.Soc.2011，133，4625-4631；Ta-Ya Chu，Jianping Lu，Serge Beaupre，Yanguang Zhang，Jean-Remi Pouliot，Salem Wakim，Jiayun Zhou，Mario Leclerc，Zhao Li，Jianfu Ding，Ye Tao，J.Am.Chem.Soc.2011，133，4250-4253；Yongye Liang，Zheng Xu，Jiangbin Xia，S zu-Ting Tsai，Yue Wu，Gang Li，Claire Ray，Luping Yu，Adv.Mater.2010，22，E135-E138；Hsiang-Yu Chen，Jianhui Hou，Shaoqing Zhang，Yongye Liang，Guanwen Yang，Yang Yang，Luping Yu，YueWu，Gang Li NATURE PHOTONICS，2009，3，649-653)让人们看到有机(包括聚合物)太阳能电池可商业化应用的前景。

但其相对于无机半导体太阳能电池的效率而言还相当低，且性能还不稳定。为了提高其能量转换效率，从材料合成、器件结构、器件制备等角度入手，众多的化学家、物理学家和材料学家对聚合物太阳能电池进行了深入的研究后发现，制约其能量转换效率的主要因素是电池的光谱响应范围与太阳光地面辐射光谱不匹配、载流子的迁移率不高以及电极对其收集效率低等。而作为聚合物太阳能电池的主要组成部分，光活性层材料的改进、尤其是共轭聚合物材料的结构和性能改进是聚合物太阳能电池研究的一个重点。近年来，大量用于光敏活性层的共轭聚合物材料被设计、合成出来，并被应用到光伏器件中。在某些方面的光伏性能有所突破，为以后实现高效率、可商业化的有机光伏电池打下坚实的基础。

从高效有机聚合物光伏材料发展至今，有一类共轭结构苯并二噻吩单元(简称BDT)的平面性很好，分子链间较强的PI-PI堆积更容易形成高迁移率。利用这种平面对称性且高迁移率的特性，将它引入到有机光伏材料的分子中，获得了高效率的光伏器件。(Lijun Huo，Shaoqing Zhang，Xia Guo，Feng Xu，Yongfang Li，and Jianhui Hou Angew.Chem.Int.Ed.2011，50，9697-9702；Yongye Liang，Zheng Xu，Jiangbin Xia，Szu-Ting Tsai，Yue Wu，Gang Li，Claire Ray，Luping Yu，Adv.Mater.2010，22，E135-E138；Hsiang-Yu Chen，Jianhui Hou，Shaoqing Zhang，Yongye Liang，Guanwen Yang，Yang Yang，Luping Yu，YueWu，Gang Li NATURE PHOTONIC S，2009，3，649-653；Zhicai He，Chengmei Zhong，Xun Huang，Wai-Yeung Wong，Hongbin Wu，Liwei Chen，Shijian Su，Yong Cao，DOI：10.1002/adma.201103006)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维共轭苯并二呋喃类聚合物光电材料及其制备方法。

本发明所提供的聚合物，其结构式如式I所示：

(式I)