[发明专利]基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料及应用

说明书

本发明公开了基于不同取代吡嗪受体单元的D‑A共聚物给体材料及应用，该给体材料的通式如下：其中：R选择H，F，Cl，OMe或COOR’，R’选自C₆～C₂₀中的一种；R”选自H，F，Cl或C₆～C₁₄中的一种；Donors表示给体单元。该给体材料具有较强的光吸收能力、较好的电荷传输性能以及合适的电子能级。

【技术领域】

本发明属于电化学材料技术领域，尤其涉及基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料及应用。

【背景技术】

近些年来，基于富勒烯及非富勒烯受体的有机太阳能电池得到很大的发展，尤其是基于非富勒烯受体材料的有机聚合物发展的尤为迅速。基于D-A型共轭聚合物为给体非富勒烯材料为受体的有机太阳能电池的能量转化效率更是迅速超过了16％。非富勒烯受体材料发展的如此迅速，以至于能匹配的聚合物给体材料相对比较有限，发展比较缓慢。因此开发新型的聚合物给体材料具有很大的实际意义。

【发明内容】

本发明的目的是提供基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料及应用，具有较强的光吸收能力、较好的电荷传输性能以及合适的电子能级。

本发明采用以下技术方案：基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料，该给体材料的通式如下：

其中：R选择H，F，Cl，OMe或COOR’，R’选自C₆～C₂₀中的一种；R”选自H，F，Cl或C₆～C₁₄中的一种；Donors表示给体单元。

进一步地，该给体单元选自如下的一种：

其中：R₁选自H，F或Cl；R₂选自C₆～C₁₄中的一种。

本发明还公开了基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料的制备方法，该制备方法如下：

步骤一、化合物A与化合物B通过Stille偶联反应得到化合物C：

其中：R选择H，F，Cl，OMe或COOR’，R’选自C₆～C₂₀；R”选自H，F，Cl或C₆～C₁₄中的一种；

步骤二、将化合物C进行NBS溴代反应得到化合物D：

步骤三、将化合物D与Donors聚合即得；所述Donors为以下结构中的任意一种：

其中：R₁选自H，F或Cl；R₂选自C₆～C₁₄中的一种。

进一步地，该Stille偶联反应条件为：溶剂为THF，催化剂为Pd2(dba)3和三(邻甲基苯基)膦，催化剂加入量为化合物A摩尔量的5％～20％。优化的方案，化合物A和化合物B的摩尔比为1:2.5～3；在氮气保护下，80℃温度加热反应8～12小时。

进一步地，该NBS溴代反应条件为：溶剂THF，化合物C和NBS的摩尔比为1：3～4；避光，室温下反应48小时。

本发明还公开了上述基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料作为电子给体材料在有机太阳能电池中的应用。

本发明还公开了一种太阳能电池，选用上述的基于不同取代吡嗪受体单元的D-A共聚物给体材料作为电子供体。