[发明专利]一种新型D-A共聚给体材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种新型D‑A共聚给体材料的制备方法及其应用。新型D‑A共聚给体材料包括二噻吩并苯邻二甲酰亚胺单元(A单元)、噻吩π桥以及含有噻吩侧链的BDT单元(D单元)，其制备过程为以2,3‑二氯马来酸酐为原料，依次通过酰胺化、置换、Suzki偶联以及闭环反应得到二噻吩并苯邻二甲酰亚胺单元，再通过Stille偶联反应引入噻吩π桥，最后通过引入含有噻吩侧链的BDT单元，得到新型D‑A共聚给体材料。该给体材料溶解性好，易于加工成膜，且具有良好的光电转换功能，用于制备有机太阳能电池器件。

技术领域

本发明涉及一种新型D-A共聚给体材料的制备方法及其应用，属于有机太阳能电池技术领域。

背景技术

由于近年来全球气候的异常以及各国经济发展而消耗大量石油燃料，已造成大气中二氧化碳等温室气体的浓度急速增加，产生越来越明显的全球增温、海平面上升及气候变迁加剧等现象，对水资源、农作物、自然生态系统及人类健康等层面都造成日益明显的负面冲击。全球变暖与能源危机已经成为两个亟待解决的问题，因此，发展多样化、清洁无污染和可再生能源是人类社会发展的必由之路，也是解决全球能源危机迫在眉睫的任务。为了减少对化石能源的长期依赖，实现可持续发展，人们正在努力的研究新型清洁可再生能源，其中主要有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能和海洋温差能等，在这些有潜力的可再生能源中，太阳能由于具有取之不尽、用之不竭、清洁、绿色、无污染且辐射到地面上的能量极其巨大等优点，被公认为是可供人类社会可持续发展的清洁能源^[1]。因此，如何有效利用太阳能，成为各国解决能源问题的一个重要课题，而太阳能电池也在这种背景下蓬勃发展。

目前已实际应用的太阳能电池主要是硅基太阳能电池、砷化镓太阳能电池等无机太阳能电池，但是由于无机太阳能电池制造成本高，光伏材料制备过程和纯化过程耗能比较高，并且制备过程对环境污染比较大，加工工艺也十分复杂，因此我们需要开发新型太阳能电池以解决无机太阳能电池存在的这些问题^[2-3]。

相比于传统的无机太阳能电池，有机太阳能电池具有成本低、重量轻、制备工艺简单、能量回收期短和可制备大面积、柔性和半透明器件等优点，具有良好的应用前景，但是，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率比无机太阳能电池还是要低很多。因此，开发新型的有机聚合物对于提高有机太阳能电池的效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种新型D-A共聚给体材料。

本发明所述的一种新型D-A共聚给体材料，具有以下通式(Ⅰ)：

其中，X表示S、Se、O；R₁表示C₁-C₁₆的烷基链；R₂、R₃表示氢、F、Cl或C₁-C₁₆的烷基链；R₄表示碳烷基链、硅烷基链、硒烷基链或硫烷基链；R₅、R₆表示氢或F、Cl，两者可以相同也可以不同。

所述R₁具体结构为：

所述R₂、R₃具体结构为：

中的任意一种；

所述R₄具体结构为：

中的任意一种。

进一步，所述D-A共聚物的具体结构为：

中的任意一种。

本发明的目的之二，是提供上述D-A共聚物的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：中间体1的合成