一种新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料的制备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103421166A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103421166103421166A(43)申请公布日2013.12.04(21)申请号201210162497.8(22)申请日2012.05.24(71)申请人李翠红地址100875北京市北京师范大学国家示范科技园高分子楼申请人薄志山杜春(72)发明人李翠红薄志山杜春(51)Int.Cl.C08G61/12(2006.01)H01L51/46(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图1页附图1页(54)发明名称一种新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料的制备(57)摘要本发明公开了一种新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料的制备的制备方法与应用。本发明含氟窄带隙共轭聚合物，结构如式I所示。其中n为大于等于4的整数。目前，具有给受体交替结构主链的共轭聚合物是当前研究的重点，含氟有机共轭聚合物往往具有优异的热稳定性和氧化稳定性，耐腐蚀性，氟化物基底疏水疏油性以及氟化芳香环的电子密度分布翻转的性能。氟取代的共轭聚合物在有机场效应管和有机发光二级管中的应用已经有了一些研究。但是，在光伏材料的应用中，尤其是作为P型半导体，氟取代的材料还比较少见。CN103421166ACN103426ACN103421166A权利要求书1/1页1.一种新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料，结构为：。2.权利要求1所述材料的方法，主要步骤是：氮气气氛下，以甲苯和水为溶剂，将4，7-二(5-溴噻吩-2-基)-5，6-二(辛氧基)-[1，2，5]苯并噻二唑和2，7-二(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-3，6-二氟-N-辛基咔唑(M2)，摩尔比为1∶1，在四(三苯基膦)钯催化下在100-120℃温度下反应72小时，得到式I结构的含氟共轭聚合物。2CN103421166A说明书1/2页一种新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料的制备技术领域[0001]本发明属于有机太阳电池材料领域，特别涉及一种新型的氟窄带隙共轭聚合物材料的制备。在全球正面临能源危机的情况下，光电转换技术被认为是最重要的可再生能源之一。其中，聚合物太阳电池具有廉价、质轻、可大面积制备的优点收到了广泛的关注。获得高光电转换效率的重要因素之一是开发性能优异的电子给体材料。目前，最高的转换效率己达10％。背景技术[0002]尽管聚合物太阳电池的研究已经取得了显著的成果，但距离“双10”目标(即10％的光电转换效率和10年使用寿命)仍然存在很大差距，尽管目前的最高光电转换效率离10％的目标已经十分接近，但对于应用价值，依然有许多问题等待解决，例如材料的合成应尽可能的简单并易于提纯以具备大规模生产的可能性，同时材料的溶解性，稳定性和可加工性等都有待环境检验。[0003]开路电压的高低与最高未占有轨道(HOMO)能级密切相关，HOMO能级越低，开路电压越高。通常，以芴和咔唑及他们的衍生物作为聚合物的构建单元，能有效地降低HOMO能级，此类聚合物已经得到了广泛而深入的研究。然而，此类聚合物在降低HOMO能级的同时，扩大了电子能隙，使聚合物的电子能隙很难低达1.74eV，1.74eV对应的吸收波长在700nm，是太阳光谱中能量最高的波段，只有能吸收该波长的光线，才能较为充分的利用太阳光，所以电子能隙低至1.74eV至关重要。[0004]短路电流的高低主要取决于聚合物的吸收光谱，目前，大多数窄带隙的聚合物(电子能隙＜1.7eV)的主链结构中都含有噻吩，往往能获得大于10毫安/平方厘米的高短路电流，但由于噻吩单元的HOMO能级较高，此类聚合物在获得高短路电流的同时，只能得到不高的开路电压，一般都不超过0.7V。因此，合理设计分子结构，调整聚合物分子的能级，使其兼顾开路电压和短路电流变得十分重要。[0005]含氟有机共轭聚合物往往具有优异的热稳定性和氧化稳定性，耐腐蚀性，氟化物基底疏水疏油性以及氟化芳香环的电子密度分布翻转的性能。这些优异的性质源于氟原子独一无二的特性：氟原子是电负性最强的原子，数值达到4.0，比氢原子的2.2要大得多；同时氟原子又是最小的的吸电子基团，它的范德华半径只有仅比氢原子略大。更为重要的是，氟原子的存在往往产生C-F…H，(3.4-3.8A)F…S，C-F…πF，的相互作用，而这些相互作用将带来显著的分子内或分子间的相互作用。氟取代的共轭聚合物在有机场效应管和有机发光二级管中的应用已经有了一些研究。但是，在光伏材料的应用中，尤其是作为P型半导体，氟取代的材料还比较少见。发明内容[0006]本发明旨在制备一种新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料[0007]本发明所提供的新型的含氟窄带隙共轭聚合物材料：3CN103421166A说明书2/2页[0