[发明专利]一种聚芴类嵌段共轭聚合物阴极缓冲层的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚芴类嵌段共轭聚合物阴极缓冲层的制备方法，该聚芴类嵌段共轭聚合物通过Kumada催化剂转移偶联聚合得到。先以乙二醇单甲醚、2,7‑二溴芴、1,6‑二溴己烷和二乙基胺等为原料合成单体，以1,3‑双二苯基膦丙烷氯化镍Ni(dppp)Cl₂为催化剂，以干燥的四氢呋喃为溶剂，将单体和2,7‑二溴‑9,9‑双(2‑(2‑(2‑甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)‑芴单体反应聚合而成。得到的聚合物用正己烷沉降，用索氏提取器提取，用中性氧化铝过柱，烘干得到淡绿色固体。该嵌段聚合物既可以实现水和醇等极性溶剂加工，环境友好，能降低功函，又能改善上层活性层的形貌。能作为良好的太阳能电池、LED和FET等器件的阴极缓冲层。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池技术领域，特别是涉及一种基于嵌段聚合物电解质阴极缓冲层的制备方法。

背景技术

环境污染日益严重，全球能源需求逐年增加，太阳能的开发利用已成为世界关注的热点课题。传统的无机材料光伏电池由于其生产工艺复杂、生产设备昂贵、硅材料受限制以及转换效率已基本达到极限等方面的原因，使其进一步发展受到较大的限制。近年来，共轭聚合物的研究发展使得开发低成本、大面积的有机聚合物光伏电池成为可能。此外，有机共轭聚合物薄膜太阳能电池可采用卷对卷的印刷生产，价格低廉且高效，因此许多学者认为有机薄膜太阳能光伏技术能够真正解决目前商业化的光伏技术面临的高成本、低输出率问题。然而，活性层和阴极电极界面势垒大和活性层形貌不佳，电荷分离和传输效率低严重影响器件的能量转换效率。因此，器件的阴极缓冲层对提高器件的能量转换效率至关重要。

目前有机太阳能电池器件的阴极缓冲层为无规或交替的含季铵盐、冠醚等共轭聚合物电解质，无规或交替共轭聚合物电解质结构无序，无法形成自组装结构。上层活性层的形貌仍然不佳，无法改善上层活性层的形貌。为了同时解决活性层和电极之间的能垒和活性层形貌差的问题，本发明首次设计合成了以烷氧基和叔胺为极性侧链的嵌段聚芴共轭聚合物电解质。一方面，由于嵌段聚芴本身就可以形成自组装结构，可以进一步诱导上层活性层自组装，从而形成有序的结构，改善上层活性层的形貌；另一方面，烷氧基和叔胺极性侧链可以形成有利的偶极子，降低电极的功函，从而降低活性层和阴极电极界面势垒大。因此，设计含烷氧基和叔胺极性侧链可同时解决活性层和电极之间势垒大和上层活性层形貌差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种含烷氧基和叔胺极性侧链聚芴类嵌段共轭聚合物阴极缓冲层的制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果是可以同时解决降低活性层和电极之间的界面势垒和改善活性层的形貌。具体如下：一方面通过引入极性基团降低器件活性层和阴极电极之间的界面势垒并实现水/醇溶性加工，环境友好，另外一方面利用嵌段聚芴的自组装性能进一步诱导上层活性层自组装，改善上层活性层的形貌，最终提高器件的效率。目前的技术仅仅是利用无规或交替的共轭聚合物电解质，只能达到降低界面势垒，无法实现改善上层活性层形貌的效果。

附图说明

图1为本发明的含烷氧基及叔胺极性侧链的嵌段聚芴共轭聚合物结构图。

图2为本发明的聚芴类嵌段共轭聚合物的反应方程式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明的反应方程式如附图2，具体反应步骤如下：

2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基-4-甲基苯磺酸酯（化合物1）的合成步骤：