[发明专利]含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

制备成本低、效能高的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前已商业化的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而具有优越的市场前景。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE（N.S Sariciftci,L.Smilowitz,A.J.Heeger,et al.Science,1992,258,1474）上报道共轭聚合物与C₆₀之间的光诱导电子转移现象后，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。目前聚合物太阳能电池的能量转换效率仍然比硅太阳能电池低，原因之一是由于聚合物的载流子迁移率比无机单晶材料的迁移率低了好几个数量级。目前所使用的共轭聚合物光电池材料的吸收光谱与太阳光谱不能很好地匹配，是导致能量转移效率低的另一重要原因。为进一步提高聚合物太阳能电池的性能，一方面可采用具有较宽吸收光谱的极窄带隙聚合物做给体和受体，提高对太阳能的吸收利用，另一方面可采用退火、加入表面活性剂等材料对器件进行优化。

苯并噻二唑单元具有优异的还原可逆性，与镁、铝等金属阴极的功函值非常接近；属于缺电子型芳香环化合物，具有强吸电子能力，是一种优良的受体单元具有较好的电子传输性质，同时还可以调节材料的能隙。

菲由三个六元环并成，所有原子在同一个平面上，具有良好电子空穴传输能力，而且分子的刚性有利于提高材料的热稳定性能，而且菲的9，10位容易修饰，可以利用简便的方法引入供电子基团和受电子基团，调节其供/吸电子性能。因此它在有机发光二极管、有机太阳能电池、场效应晶体管等光电材料中有着广泛的应用

硒原子的半径比硫原子的大，更加能增强聚合物聚合物链之间的分子重叠，促进电荷的跳动过程。由于硒吩具有低的带隙和2，3，4，5容易修饰取代，近年来引起了科研工作者的极大关注。而并硒吩类衍生物比并噻吩类衍生物具有更窄的能带，现在已经广泛应用于有机太阳能电池、有机发光二极管和场效应晶体管等光电材料中。

然而，同时含有并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的聚合物目前仍没有文献和专利报道，这就大大限制了它的应用范围。因此，本发明开发了含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共轭聚合物，扩大它们在聚合物太阳能电池等领域的应用范围。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物。

具体的技术方案如下：

一种含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物，所述共聚物具有式(Ⅰ)的结构，

其中，R₃，R₄为H或C₁~C₂₀的烷基,R₁,R₂为C₁~C₂₀的烷基；n为1-100之间的整数。

在其中一些实施例中，所述R₁，R₂为C₁~C₁₀的烷基，所述R₃，R₄为C₁~C₈的烷基；所述n为25~75之间的整数。

本发明的另一目的是提供上述含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种含并[3,2-b]二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制备方法，包括如下步骤：

（1）在惰性气体环境中，将结构式为的4，4’-二溴-6，6’-二碘-联2，1，3苯并噻二唑、结构式为的炔类化合物、催化剂1和碱1加入到溶剂1中，130℃反应4h，得到化合物3，所述化合物3的结构式为

所述4，4’-二溴-6，6’-二碘-联2，1，3苯并噻二唑与炔类化合物的摩尔用量比为1：2；