專(zhuān)利名稱(chēng)：雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能高分子領(lǐng)域，具體涉及一種雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物。
背景技術(shù)：
能源是未來(lái)世界各國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略基礎(chǔ)，太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的無(wú)污染潔凈能源，是最有應(yīng)用前景的能源之一。將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能和熱能一直是科學(xué)家研究的重點(diǎn)。1954年，美國(guó)貝爾研究所成功地研制出硅太陽(yáng)能電池，開(kāi)創(chuàng)了光電轉(zhuǎn)換研究的先河，然而硅電池原料成本高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，而且材料本身不利于降低成本，限制了它的更廣泛使用。開(kāi)發(fā)低成本太陽(yáng)電池的有效途徑之一就是從材料入手，尋找廉價(jià)、環(huán)境穩(wěn)定性高、具有良好光伏效應(yīng)的新型太陽(yáng)電池材料。
作為第三代太陽(yáng)能電池，聚合物太陽(yáng)能電池具有低成本、柔性好、易制備等明顯的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)材料的改性可以有效地提高太陽(yáng)能電池的性能。因此，這類(lèi)太陽(yáng)能電池具有重要發(fā)展和應(yīng)用前景，成為目前聚合物光伏電池研究的前沿和重點(diǎn)。目前，聚合物電池仍存在轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題。開(kāi)發(fā)高效的共軛聚合物給體和受體材料來(lái)提高其光電能量轉(zhuǎn)換效率是該領(lǐng)域目前研究的焦點(diǎn)。就給體材料而言，為了獲得良好性能的聚合物材料，將富電子單元(D)與缺電子單元(A)交替引入共軛聚合物的主鏈形成的給-受體(D-A-D)型聚合物成為目前給體聚合物研究的重點(diǎn)。最近，研究者設(shè)計(jì)合成了一種基于喹喔啉的給-受體型共聚物，具有較好的轉(zhuǎn)換效率。曹鏞等合成PECz-DTQX，與PCBM共混得到的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6. 07% [Adv.Mater. 2011,23 (27)，3086-3089]。氟原子的吸電子特性常被引入材料缺電單元中，降低給體材料的HOMO能級(jí)，提高電池的開(kāi)路電壓。Yu Luping等合成聚合物PTB5的HOMO能級(jí)為-5. Olev,引入氟原子后聚合物的HOMO能級(jí)降低為-5. 12ev，其開(kāi)路電壓提升了 O. 08V,[L. Yu, et al. J. Am. Chem. Soc. 2009，131，7792-7799]，氟原子的拉電子特性很好的體現(xiàn)出來(lái)。鑒于以上所述氟原子對(duì)材料性能的影響，在喹喔啉這種缺電子單元上引入氟原子制備新型的含氟給-受體型聚合物有望進(jìn)一步降低Η0Μ0，提升開(kāi)路電壓，從而提高器件光伏性能，但是迄今還未見(jiàn)有關(guān)此類(lèi)材料的制備及其應(yīng)用于聚合物光伏電池中的研究和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，以滿足聚合物光伏電池光活化層電子給體材料的需要。本發(fā)明的另一個(gè)目的是將得到的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物用于制備聚合物光伏電池中的應(yīng)用，利用氟原子的拉電子特性，降低聚合物材料的HOMO能級(jí)，進(jìn)而提升聚合物光伏電池的開(kāi)路電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)通式如式I所示
權(quán)利要求
1.一種雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)通式如式I所示
2.如權(quán)利要求I所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式II所示
3.如權(quán)利要求I所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式III所示
4.如權(quán)利要求I所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式IV所示
5.如權(quán)利要求I所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式V所示
6.如權(quán)利要求I所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式VI所示
7.如權(quán)利要求I所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)如式νπ所示
8.權(quán)利要求I至7其中之一所述的雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，用于制備聚合物光伏電池的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙噻吩并環(huán)鍺戊二烯-氟代喹喔啉共軛聚合物，其結(jié)構(gòu)通式如式I所示該聚合物由2，6-雙(三甲基錫)-4，4-二(2-乙基己基)-4-鍺-二噻吩[3，2-b，2′，3′-d]并環(huán)鍺戊烷與雙溴取代氟代喹喔啉單體，通過(guò)Stille偶聯(lián)反應(yīng)制得，用于本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的給體材料。該聚合物在缺電單元喹喔啉上引入了強(qiáng)的吸電子基團(tuán)氟原子，可以有效降低材料HOMO能級(jí)，從而提升聚合物光伏電池的開(kāi)路電壓。
文檔編號(hào)C08G61/12GK102816301SQ20121031616
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者高潮, 王維平, 武海梅, 陳鍵, 彌育華, 安忠維, 陳冬 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所