[发明专利]有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明是有关于一种有机半导体聚合物，特别是关于一种应用于太阳能电池的给体的有机半导体聚合物。

背景技术

有机光电材料及其装置由于其亮度高、重量轻、工作电压低、装置厚度较薄，以及可通过旋转涂布或喷墨打印等湿制程法加工方法制备，因此具有广大的商业上应用的前景。

自美国柯达公司邓青云研究组[Tang C.W.；Van Slyke S.A.et.al；Appl.Phys.Lett.1987，51，913.]提出了有机小分子薄膜电致发光装置，以及英国康桥大学R.H.Friend研究组[Burroughes J.H.；Bradley D.D.C.；Friend R.H；Holmes A.B.et al；Nature 1990，347，539.]提出了有机聚合物薄膜电致发光装置以来，有机平板显示技术取得巨大的进展。目前有机平板显示技术已步入产业化阶段，成为取代液晶显示器的下一代产品。同时，有机太阳电池、有机场效应晶体管、有机生物以及化学传感器等有机光电领域也随之蓬勃发展。

近年来，由于能源消耗与日俱增、煤、石油、天然气等石化能源储量有限以及对低碳环保的要求，使得以太阳能为代表的可再生洁净能源越来越受到重视。然而，其中的有机太阳能电池的转换效率仍有待改善。因此，需开发一种新颖的有机半导体材料，期能改善电荷传输能力，而可进一步地提升有机太阳能电池的效率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能改善电荷传输能力，从而可进一步提升有机太阳能电池的效率的有机半导体聚合物。

本发明的一个方面是提供一种有机半导体聚合物，其具有化学式(1)的化学结构。

化学式(1)

化学式(1)中的HA为取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑(benzothiadiazole)、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑(benzoxadiazole)、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑(benzoselenadiazole)、取代或无取代的C6-C72苯并三唑(benzotriazole)、具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉(quinoxaline)、具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪(thiophene-pyrazine)、取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑(thiazolyl thiazole)、噻唑并噻唑(thiazolothiazole)、取代或无取代的C8-C30异吲哚啉(isoindolinone)或取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)。

化学式(1)中的R₁、R₂与R₃相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基(linear alkyl)、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基(branched alkyl)、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基(cycloalkyl)、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。

化学式(1)中的X为硫原子或氧原子。m为1至10000的整数。n为聚合度，2≤n≤4。a与b表示每一重复单位的摩尔比，0＜a＜1，0＜b＜1，a+b＝1。

根据本发明一实施例，取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑及取代或无取代的C6-C72苯并三唑具有化学式(2)的化学结构。

化学式(2)

化学式(2)中的苯并噻二唑的Y为硫原子。苯并氧二唑的Y为氧原子。苯并硒二唑的Y为硒原子。苯并三唑的Y为-NR₅。

上述R₄与R₅为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。

根据本发明一实施例，R₄为C8-C12的烷氧基。

根据本发明一实施例，具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉具有化学式(3)中其中之一化学结构。

化学式(3)