[发明专利]4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子领域，具体涉及一种4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物及其用于制备聚合物光伏电池的应用。

背景技术

社会经济的发展以及人口的增长，随之而来的能源问题日益严重，开发可再生的新能源迫在眉睫。太阳能作为一种取之不尽的绿色能源，如何将其开发并被人类有效利用受到了国际社会的广泛关注。一种将太阳能转化为电能的器件－聚合物太阳能电池，由于制备过程简单、成本低、重量轻和可制备柔性器件等突出优点，近年来成为国内外研究热点，当前聚合物太阳能电池研究的焦点是开发高效的共轭聚合物给体和受体材料来提高其光电能量转换效率。就给体材料而言，为了获得良好性能的聚合物材料，一种行之有效的方法是将富电子单元（D）与缺电子单元（A）交替引入共轭聚合物的主链，形成的给-受体（D-A-D）型聚合物，这是目前给体聚合物研究的重点。

喹喔啉及其衍生物作为一类新型的缺电单元，近年来备受关注并取得良好的性能，例如Ergang Wang等合成TQ1与PCBM共混，光电转换效率达到6.0%，[先进材料Adv.Mater.2010,22(46),5240-5244]。曹镛等合成PECz-DTQX，与PCBM共混效率为达到6.07%，[先进材料Adv.Mater.2011,23(27),3086-3089]。

2009年以来，氟原子因为具有较强的电负性而被引入缺电单元，通过降低给体材料的HOMO能级进而提升器件的光电转换效率。例如Yu Luping等人合成PTB5的HOMO能级为-5.01ev，引入氟原子后PTB4的HOMO能级降低为-5.12ev，开路电压由0.66V升至0.74V，[美国化学会志J.Am.Chem.Soc.2009,131,7792-7799]。You Wei等合成PBnDT-HTAZ的HOMO能级为-5.29eV，引入氟原子后(PBnDT-FTAZ)的HOMO能级降为-5.36ev，开路电压由0.68V提升到0.76V，[J.Am.Chem..Soc.2011,133(12),4625-4631]。鉴于上述理论等其它类似研究，在喹喔啉这种缺电子单元上引入氟原子制备新型的含氟D-A-D型给体聚合物有望获得类似的性能，但是迄今还未见有关此类材料的制备方法及其应用于光伏电池中的报道。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于开发新型的含有氟代喹喔啉的D-A-D型给体聚合物材料，满足聚合物光伏电池光活化层电子给体材料的需要。

为此，本发明一种4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物，该聚合物的结构通式如式（Ⅰ）所示：

式（Ⅰ）中，

R₁为：H原子或F原子；

R₂为：间位或对位碳原子数为4到20的直链或支链的烷氧基苯，或者为碳原子数为4到20的直链或支链的2-烷基噻吩基或2,3-二烷基噻吩基；

R₃为：H原子或者为碳原子数为4到20的直链或支链的烷基。

优选（一），上述4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物的结构式如式（Ⅱ）所示：

优选（二），上述4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物的结构式如式（Ⅲ）所示：

优选（三），上述4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物的结构式如式（Ⅳ）所示：

优选（四），上述4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物的结构式如式（Ⅴ）所示：

优选（五），上述4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物的结构式如式（Ⅵ）所示：

优选（六），上述4,8-二(5-异辛基噻吩)苯基[1,2-b;3,4-b]联噻吩及氟代喹喔啉的共轭聚合物的结构式如式（Ⅶ）所示：