[发明专利]可交联的基于萘二酰亚胺的全聚物太阳能电池受体材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了可交联的基于萘二酰亚胺的全聚物太阳能电池受体材料、制备方法及其应用，通过调节含烯烃键的单体的组成制备不同烯烃键含量的三元无规聚合物和高温热处理时间，同时还公开了如何在保持高的光电转化效率的同时得到具有交联结构的活性层材料，期望获得高光电转换效率的热稳定性优秀的全聚物太阳能器件，实现在有机太阳能电池领域中的应用，另外，本发明工艺简单，所得材料应用于光伏材料活性层上和一般的聚合物给体/受体光伏材料活性层相比，表现出了更好的耐高温的热稳定性，因此，应用于全聚物太阳能电池领域可以明显提高器件的稳定性。

技术领域

本发明属于光电材料领域，尤其是一种有机太阳能光电材料，更具体的是一种可交联的基于萘二酰亚胺的全聚物太阳能电池受体材料、制备方法及其应用。

背景技术

由p-型共轭聚合物给体材料和n-型聚合物受体材料共混作为光敏活性层制成的全聚合物太阳能电池(All-PSCs)，因成膜性好、稳定性好等优点而得到广泛研究。目前All-PSCs的光电转换效率在短短几年已超过了富勒烯体系电池，说明它的巨大潜力。但是，全聚物太阳能电池的使用寿命和无机光伏电池相比仍有一定的差距，而要想实现应用，进一步提高全聚物太阳能器件的热稳定性是必要的。尽管全聚物的电池的光热稳定性比富勒烯和小分子受体电池相比有了很大的提高，但是报道的器件的效率在高温下较短时间内仍然会衰减，主要的原因在于聚合物给体/受体活性层采用物理方法得到，两个大分子物质一旦混在一起它们的熵基值就会明显降低，聚合物链的无序度增加导致给受体之间无法形成理想的相分离尺寸(激子扩散长度10nm)从而阻碍了电荷的分离和传输。全聚物太阳能电池的光敏活性层中给受体均为大分子，如果将这两类大分子在原有形成的互穿网络结构中以共价键的方式相连则可以使活性层形貌固定从而提高活性层的稳定性(光，热)，而交联则是将两种大分子相连的一类简单而有效的办法。交联即在聚合物侧链的端基引入可交联基团，如：溴基，烯键，叠氮基，在紫外光照射或者加热条件下端基的交联基团产生自由基，通过自由基偶合机理从而使大分子之间产生共价键从而连接在一起得到不熔不溶的交联聚合物。

在该背景技术下，本专利发明人通过三元共聚的方法将交联基团(烯烃双键)引入目前报道的高效率的基于萘二酰亚胺(NDI)的聚合物受体的侧链中，基于NDI的聚合物受体目前光电转换效率可以达到10.1％，同时使用已报道的侧链含双键的聚合物作为给体，将它们组合作为活性层，侧链含双键的聚合物给受体在高温下双键断裂产生自由基，通过自由基偶合终止得到交联的纳米尺寸分离的给受体互穿网络结构的活性层，基于这类交联的活性层组装的全聚物器件由于活性层形貌的交联键的固定从而有效地提高器件的稳定性。

发明内容

基于现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种既有高光电转化效率又有交联性能的n-型聚合物受体材料的可交联的基于萘二酰亚胺的全聚物太阳能电池受体材料、制备方法及其应用。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种可交联的基于萘二酰亚胺的全聚物太阳能电池受体材料，其为聚合物且具有如结构式1所示的结构通式：

其中x的范围为0.90-0.99之间任意值，R₁,R₂,R₃选自C4-C12的烷基，D为给电子单元，n代表聚合物的重复单元数，其值为10-1000之间的自然数。

进一步，结构式中的D为噻吩单元，硒吩单元，联噻吩单元或联硒吩单元。

进一步，所述聚合物的数均分子量为10000-200000。