[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

能源作为社会经济的支柱，近年随着经济的迅速发展，能源的需求日益上升，开发可再生的新能源就变得越来越迫切。作为一种绿色又环保的能源－太阳能，其利用、开发受到了国际社会的普遍关注。聚合物太阳能电池作为一种将太阳能转化为电能的器件，近年来成为国内外研究热点，当前该领域研究的热点在于开发高效的共轭聚合物给体和受体材料来达到较高的光电能量转换效率。 

对于聚合物太阳能电池，开路电压是影响器件光电转换效率的重要因素，而作为电子给体材料的聚合物，其HOMO能级决定了器件的开路电压。为了获得良好性能的给体聚合物材料，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）型聚合物成为目前给体聚合物研究的重点。 

喹喔啉由于本身含有两个氮原子具有较强的亲核能力，近年作为一种缺电单元备受关注并在聚合物电池领域取得了良好的性能。例如Ergang Wang等合成TQ1与PC₇₁BM共混，光电转换效率达到6.0%，[先进材料Adv.Mater.2010,22(46),5240-5244]。Jianhui Hou等合成的PBDTDTQx-T与PC₇₁BM共混后，效率 达到5.0％，[大分子Macromolecules.2012,45(7),3032-3038]。 

2009年以来，氟原子因为具有拉电子特性常被引入缺电单元，通过降低给体材料的HOMO能级并进而提升器件的光电转换效率。例如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]。Jianfu Ding等报道了在苯并噻二唑（BT）的4,5位上引入氟原子，然后与BDT衍生物进行共聚获得了聚合物P10，将聚合物的HOMO能从未氟代(P9)的-5.30eV降低到-5.48ev，[Journal of Materials Chemistry.2011,21(9),3226-3233],因此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是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，本发明提供的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，结构通式如Ⅰ所示， 

（Ⅰ）式中， 

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基，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； 

优选（一），上述的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结构式如（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（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（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（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（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（Ⅶ）所示：