[发明专利]一种D-A1-D-A2聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及聚合物太阳能电池给体材料技术领域，具体涉及一种D‑A₁‑D‑A₂聚合物及其制备方法和应用。所述D‑A₁‑D‑A₂聚合物的制备方法，包括如下步骤：在无氧环境下，将单体A和单体B混合，先后加入催化剂和有机溶剂，于50～130℃反应12～48小时；冷却至室温后将其滴加到无水甲醇中，过滤精制后得到D‑A₁‑D‑A₂聚合物；所述单体A的结构通式如结构式2所示；所述单体B的结构通式如结构式3所示。本发明的D‑A1‑D‑A2聚合物得制备方法步骤简单，而且无毒，节能环保，制备出的聚合物规整度更高，相对分子量高和很宽的太阳光光谱吸收范围有利于提高相应聚合物的电荷传输性能及光伏性能。

技术领域

本发明涉及聚合物太阳能电池给体材料技术领域，具体涉及一种D-A₁-D-A₂聚合物及其制备方法和在聚合物太阳能电池中的应用。

背景技术

聚合物太阳能电池克服了硅及无机半导体太阳能电池高成本、难柔性加工、毒性大等缺点，同时还具有便携、环境友好、工艺简单及大面积生产加工等独特优势。因此聚合物太阳能电池技术有望很大程度地解决日益严重的能源危机及环境危机，是一种新型的有机太阳能电池。而光敏活性层的性质对聚合物太阳能电池的性能有重要影响。目前，作为受体材料的种类不多，主要为富勒烯的可溶性衍生物PCBM，然而由于照射到器件表面的大部分太阳光被给体材料吸收，给体材料的结构及性能对太阳能电池的性能有较大影响，为了获得更高的有机聚合物太阳能电池的转换效率，越来越多的D-A型窄带隙共轭聚合物被应用于聚合物太阳能电池中，并取得了较大的发展。D-A型共轭聚合物是聚合物太阳能电池的第二代聚合物光电材料，由于D-A型共轭聚合物富电子单元和缺电子单元的“推-拉”电子效应使得聚合物的光学带隙变小，吸收太阳光的范围增大，是目前制备聚合物太阳能电池的主体材料。但这种只有一个给电子单元和一个缺电子单元组成的D-A型聚合物吸收光谱的半峰宽大多小于200nm导致吸收太阳光的能力有一定程度的下降，为了克服上述缺点，目前一类具有一个给电子单元和两个缺电子单元的有规的D-A₁-D-A₂型聚合物逐渐被科研工作者关注，这类材料具有一些和常规的D-A型聚合物所没有的优势：一：具有更宽的太阳光吸收谱带(半峰宽大于200nm)；二：可以通过选择合适的给体单元和受体单元调节材料的能级和光学带隙；三：可以在固态下形成更好更大的结晶区域并有助于电荷传输。但大部分的有规的D-A₁-D-A₂型聚合物均是通过传统的Suzuki和Stille法得到，需要更多的合成步骤及使用有毒的有机锡化合物。

而采用直接芳基化缩聚法制备共轭聚合物不仅合成步骤简单，而且无毒，具有降低生产成本的作用，应用于商业也更加贴近节能环保的理念。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种吸收范围宽且吸光度强、具有优良的电荷传输性能的基于三联噻吩的有规的D-A₁-D-A₂聚合物，及其在聚合物太阳能电池上的应用，还提供一种合成步骤简单，无毒，生产成本低的D-A₁-D-A₂聚合物的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种D-A₁-D-A₂聚合物，其结构通式如结构式1所示；其中，n为10-100的整数，R1、R2、R3 选自C₆-C₂₀的烷基或苯基，A1为缺电子单元。

优选的，上述的D-A₁-D-A₂聚合物中，所述的A1为：噻吩并吡咯二酮衍生物，苯并吡嗪衍生物，苯并噻二唑，苯并硒二唑或氟代苯并噻二唑。

本发明的另一技术方案为：提供一种上述的D-A₁-D-A₂聚合物的制备方法，包括如下步骤：