[发明专利]含萘[1;2-c；5;6-c]二[1;2;5]噻二唑的共轭聚合物及制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种应用于有机光电材料与器件领域的新型聚合物半导体材料，具体涉及到一种含萘[1,2‑c；5,6‑c]二[1,2,5]噻二唑的多元共聚物半导体材料及其制备方法与应用。本发明通过多种富电子共轭单体和含萘[1,2‑c；5,6‑c]二[1,2,5]噻二唑单体进行多元共聚，获得含萘[1,2‑c；5,6‑c]二[1,2,5]噻二唑的多元共聚物材料。结合萘[1,2‑c；5,6‑c]二[1,2,5]噻二唑单元具有的良好的吸电子能力和较好的平面性，通过添加其他共轭组分，构筑多元共聚物，通过调节聚合物的分子堆积，获得更好性能的有机半导体材料。本发明所制备的新型含萘[1,2‑c；5,6‑c]二[1,2,5]噻二唑单元的聚合物半导体材料具有优异的光电性能，因此可应用于制备有机太阳电池的活性层。

技术领域

本发明涉及一种应用于有机光电材料与器件领域的新型聚合物半导体材料，具体涉及到一种含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑的共轭聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

能源短缺、环境污染是我国经济可持续发展面临的重大问题，同时也是世界各国重视关注的问题。发展新型绿色能源技术是解决上述问题的重要途径之一，而太阳能由于其具有的绿色可再生、储量大、分布广和易获取等优势成为广泛关注的焦点。因此发展太阳能发电技术，对于降低污染和减少二氧化碳排放，实现低碳经济的发展具有重要意义。其中，利用有机半导体材料制备的有机太阳电池，可以通过溶液加工方式制备出质量轻、成本低、可柔性弯曲的器件，还可通过卷对卷(Roll-to-Roll)方式高速制备大面积器件，很好的克服了无机太阳电池器件面临的部分问题。此外，有机太阳电池作为一种新型薄膜光伏电池技术，具有全固态、光伏材料性质可调范围宽、可实现半透明、可制成柔性电池器件以及大面积低成本制备等突出优点，极具潜力应用在建筑物外窗、汽车挡风玻璃、可折叠窗帘等场所。

在众多光电材料中，萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑是一类最近几年报道的性能优异的新型缺电子单元。萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑分子的化学结构是由两个苯并噻二唑(BT)分子以“肩并肩”的形式组合到一起的，分子式如下所示：

萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元由于分子中噻二唑环本身具有较强的缺电子性，因此具有较强的吸电子能力，进而拓宽聚合物光谱的吸收范围，提高电流值。另一方面，萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑分子较大的共轭平面呈现出强烈的自身聚集倾向，因此能有效的诱导分子链呈现出有序的堆积，增强聚合物的迁移率。这两方面的共同作用使得基于萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑的聚合物具有优异的光电性质。

然而，由于萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元太强的自身聚集能力，导致聚合物的溶解性都不是很好，制备有机太阳电池器件时需要在较高的温度(约100℃)下进行加工，这样会给制备大面积柔性有机太阳电池器件带来极大的不便。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术的缺点，提供一种含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的共轭多元聚合物，具有较好的溶解性，能够实现室温加工，可应用于制备有机太阳电池活性层。通过调控聚合物的分子堆积，可以获得高性能的有机太阳电池器件。

本发明的目的在于提供了所述的含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的聚合物半导体材料的制备方法。

本发明的目的还在于提供所述的含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的聚合物半导体材料在有机光电转换器件中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种含萘[1,2-c；5,6-c]二[1,2,5]噻二唑单元的聚合物半导体材料，所述有机半导体材料的结构式为：