[发明专利]一种噻吩基苯衍生物及其制备方法和应用、给体材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种噻吩基苯衍生物及其制备方法和应用、给体材料及其制备方法，属于有机聚合物太阳能电池技术领域。本发明提供的1,4‑二噻吩二酮‑2,5‑(5‑溴)二噻吩基苯衍生物，其核心单元1,4‑二噻吩二酮‑2,5‑(5‑溴)二噻吩基苯是一类富电子给体单元，具有大的平面共轭结构，有利于延伸主链的共轭度、具有较好的平面性，能够拓宽光谱吸收，降低HOMO能级，促进分子间的π‑π堆积，增强给电子能力和空穴迁移率，具有提高有机聚合物太阳能电池光电转换效率的潜力与应用价值。

技术领域

本发明涉及有机聚合物太阳能电池技术领域，尤其涉及一种噻吩基苯衍生物及其制备方法和应用、给体材料及其制备方法。

背景技术

在当今能源日益匮乏和环境日益恶化的背景下，有机聚合物太阳能电池成为新能源领域研究的热点，被认为是最轻便清洁的能源转换新技术。作为未来最有希望大规模应用的第三代太阳能电池，有机聚合物太阳能电池具有价格低廉、制备工艺简单、材料来源广泛、分子结构设计多样性以及质轻和可制成大面积柔性光伏材料等优越性。近年来，有机聚合物太阳能电池领域受到众多研究人员的青睐，发展迅猛。但是，高效的聚合物给体材料种类仍然还局限于少数几种经典材料，例如以苯并二噻吩(BDT)、噻吩并吡咯烷酮(TPD)、噻吩并噻吩二酮(BDD)或苯并噻二唑(BT)等为核心单元的聚合物。因此，设计结构新颖、高迁移率、成膜性好、合成简单、高效率的有机聚合物给体材料仍然是当前研究的重点和导向。

聚合物具有密度小、相对分子质量高、热稳定性好和结构易修饰等优点，被广泛用于有机聚合物太阳能电池给体材料。前期，聚合物给体材料是由一种单体聚合而成的均聚物，这类材料虽然在一定程度上促进了有机聚合物太阳能电池的发展，但是这类材料吸收较窄、能级不易调节、载流子迁移率低，不利于有机聚合物太阳能电池光电转换效率的进一步提升。后期，将一种富电子单元(D)与一种缺电子单元(A)交替连接形成共聚物；或在D、A单元之间穿插共轭π桥形成共聚物的设计策略逐渐成为有机聚合物太阳能电池聚合物给体材料的设计准则。这种D-A型或D-π-A型聚合物具有以下优点：1)D-A单元间推拉电子的相互作用，可使聚合物获得较宽吸收光谱，增加电池短路电流；2)在给体单元或受体单元上引入吸电子或供电子基团，可以灵活地调节给体材料与受体材料的能级，进而方便地调控电池开路电压；3)具有较高载流子迁移率，促进电池填充因子提升。因此，D-A型或D-π-A型聚合物成为目前研究比较广泛的聚合物给体材料，而研究结构新颖的聚合给体材料提高有机聚合物太阳能电池的光电转换效率意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种噻吩基苯衍生物及其制备方法和应用、给体材料及其制备方法，所述噻吩基苯衍生物制成的聚合物给体材料具有能够提高有机聚合物太阳能电池的光电转换效率的应用价值。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种1,4-二噻吩二酮-2,5-(5-溴)二噻吩基苯衍生物，具有式I所示结构：

式I中，R₁＝-C_mH_2m+1，R₂＝-C_m+2H_2m+5，m≥1且为整数，且R₁和R₂均为偶数个碳原子的直链烷基。

优选的，所述R₁包括C₂H₅、C₄H₉、C₆H₁₃或C₈H₁₇；所述R₂包括C₄H₉、C₆H₁₃、C₈H₁₇或C₁₀H₂₁。