[发明专利]苯并二呋喃基聚合物材料及其光伏应用

说明书

技术领域

本发明涉及一系列聚苯并二呋喃类材料，具体地涉及一系列碳-碳单键连接的聚苯并二呋喃衍生物光伏材料。 

本发明还涉及上述材料的在太阳能电池上的应用。 

背景技术

苯并[1,2-b;3,4-b]二呋喃（BDF）是一个重要的电子给体单元，但是将其作为给体单元与其他稠杂环受体单元聚合后应用于有机电子领域还少见报道。苯并[1,2-b;3,4-b]二噻吩（BDT）作为电子给体单元应用于聚合物太阳能电池中，获得了高达8%的能量转换效率。[Zhicai He,Chengmei Zhong,Xun Huang,Wai-Yeung Wong,Hongbin Wu,Liwei Chen,Shij ian Su,and Yong Cao.Advanced materials,2011,23,4636-4643.]。事实上，苯并[1,2-b;3,4-b]二呋喃与苯并[1,2-b;3,4-b]二噻吩（BDT）化学结构类似，且BDF具有比BDT更好的平面性，主要是由于五元环中的氧原子比硫原子的直径要小。当BDF与共轭受体聚合后，将比BDT基的聚合物拥有更窄的带隙和更高的载流子迁移率，预期能获得更加优异的光伏性能。除此之外，BDF类的聚合物能够生物降解和循环利用。[Ori Gidron,Afshin Dadvand,Yana Sheynin,Michael Bendikov,Dmitrii F.Perepichka.Chemical Communications,2011,47,1976-1978.] 

例如，最近，中国科学院化学研究所侯剑辉课题组用4,8-二异辛氧基-苯并 [1,2-b;3,4-b]二呋喃二锡与二噻吩苯并噻二唑二溴聚合，得到了一种聚苯并二呋喃光伏材料（PBDFDTBT），PBDFDTBT在300~750nm范围内对太阳光具有很好的吸收，制备的太阳能电池的能量转换效率高达5.0%。[Lijun Huo,Ye Huang,Benhu Fan,Xia Guo,Yan Jing,Maojie Zhang,Yongfang Li,Jianhui Hou.Chemical Communications,2012,48,3318-3320.]。 

在这个专利里我们合成了BDF单体，用Stille聚合方法合成了一系列BDF基的给受体聚合物材料，对它们进行了热学、光学、电化学等表征，并对其在太阳能电池上的应用进行了研究。 

发明内容

本发明的目的在于提供一系列苯并二呋喃类聚合物材料，具体地涉及一系列碳-碳单键连接的苯并二呋喃基高分子材料并对其在太阳能电池上的应用进行了详细研究。 

本发明还提供上述材料的制备方法。 

为实现上述目的，本发明提供的一系列碳-碳单键连接的聚苯并二呋喃衍生物光伏材料，结构如下所示： 

n=10~100； 

式1为聚-[4,8-二异辛氧基-苯-(1,2-b;3,4-b)-二呋喃-5,6-二辛氧基-4,7-二噻吩基-苯并噻二唑](PBDFDODTBT) 

式2为聚-[4,8-二异辛氧基-苯-(1,2-b;3,4-b)-二呋喃-N-辛基-4,7-二噻吩基-苯并三氮唑](PBDFDTBTz) 

式3为聚-[4,8-二异辛氧基-苯-(1,2-b;3,4-b)-二呋喃-5,6-二辛氧基-4,7-二噻吩基-苯并噁二唑](PBDFDTBO) 

本发明用上述聚合物为工作介质，应用于制备聚合物太阳能电池。其制 

备方法如下： 

聚合物太阳能电池的制备： 

将上述聚合物与适量的C₆₀或C₇₀及其衍生物或其它的可以作为电子受体的物质混合，加入适量的溶剂溶解，通过旋涂或其他方式在ITO导电玻璃上制备出一层半透明的薄膜，然后通过真空蒸镀的方式在聚合物上制备金属电极。 

附图说明

图1为本发明的PBDFDODTBT、PBDFDTBTz、PBDFDTBO的热失重分析。 

图2为本发明的PBDFDODTBT、PBDFDTBTz、PBDFDTBO的的吸收光谱；(a)溶液；(b)薄膜。 

图3为本发明的PBDFDODTBT、PBDFDTBTz、PBDFDTBO的电化学分析。