[发明专利]基于吡嗪-2-羧酸酯单元的共轭聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了基于吡嗪‑2‑羧酸酯单元的共轭聚合物，其具有以下通式结构：该类共聚物可以作为活性层材料在有机半导体器件如有机太阳能电池和有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机热致色变元件、有机场效应晶体管中的应用，其具有较好的太阳光捕获能力、空穴传输能力和热稳定性。

技术领域

本发明涉及分子技术领域，具体涉及基于吡嗪-2-羧酸酯单元的共轭聚合物及其制备方法，以及该共轭聚合物作为活性层材料在有机半导体器件如有机太阳能电池和有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机热致色变元件、有机场效应晶体管中的应用。

背景技术

溶液加工的有机太阳能电池作为一个有希望的绿色能源技术由于具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点，受到了广泛关注。经过对材料结构的设计、器件结构和加工工艺的优化，基于聚合物给体材料和n型非富勒烯受体材料共混制备的太阳能电池的实验室小面积器件的光电能量转换效率已突破16％。(Yan,C.；Barlow,S.；Wang,Z.；Yan,H.；Jen,A.K.Y.；Marder,S.R.；Zhan,X.Nature Reviews Materials 2018,3,18003.Cheng,P.；Li,G.；Zhan,X.；Yang,Y.Nature Photonics 2018,12,131-142.Zhang,J.；Tan,H.S.；Guo,X.；Facchetti,A.；Yan,H.Nature Energy 2018,3,720-731.Yuan,J.；Zhang,Y.；Zhou,L.；Zhang,G.；Yip,H.-L.；Lau,T.-K.；Lu,X.；Zhu,C.；Peng,H.；Johnson,P.A.；Leclerc,M.；Cao,Y.；Ulanski,J.；Li,Y.；Zou,Y.,Core.Joule 2019,3,1-12)显示了其良好的实际应用前景。自1995年Heeger等人首次提出本体异质结概念并采用共轭聚合物MEH-PPV作为电子给体材料，富勒烯衍生物PCBM作为电子受体材料制备出世界上第一个本体异质结型(BHJ)单层有机太阳能电池后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展(G.Yu,J.G.,J.C.Hummelen,F.Wudi,A.J.Heeger,Science,1995,270(5243),1789-1791.CAO,J.C.Y..accounts 2009,42,1709-1718.Zhang,M.；Guo,X.；Ma,W.；Ade,H.；Hou,J.Adv.Mater.2015,27,4655-60.Lu,L.；Zheng,T.；Wu,Q.；Schneider,A.M.；Zhao,D.；Yu,L.Chem.Rev.2015,115,12666-731.Ostroverkhova,O.Chem.Rev.2016,116,13279-13412.)。虽然聚合物太阳能电池的能量转化效率取得了较大的进展，但与无机太阳能电池相比，其能量转化效率仍然不高，限制性能提高的主要制约因素有：有机半导体材料的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，有机半导体相对较低的载流子迁移率以及较低的载流子的电极收集效率等。

因此本发明旨在通过设计和合成高性能的聚合物给体材料来提高有机太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明目的是提供基于吡嗪-2-羧酸酯单元的共轭聚合物、其制备方法及应用。

本发明的一种技术方案是：

基于吡嗪-2-羧酸酯单元的共轭聚合物，包括如下通式结构：

其中，

R₁、R₂和R₆独立的选自氢，具有1-30个碳原子的烷基，具有1-30个碳原子的烷氧基，酯基，芳基，芳烷基，卤代烷基，杂烷基，烯基，单键、双键、三键或其组合的取代基取代的芳基中的任意一种；