一种聚合物及其在有机电子器件中的应用制造技术

本发明专利技术涉及有机太阳能电池材料领域，具体公开了一种简单易合成的聚合物，该聚合物可作为给体材料应用于有机太阳能电池中，能够提高器件的光电转化效率

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物及其在有机电子器件中的应用


[0001]本专利技术涉及有机太阳能电池材料领域，特别是一种聚合物及其在有机电子器件中的应用
。

技术介绍

[0002]有机太阳能电池
(OPV)
是一种以有机半导体材料作为核心部分，利用光伏效应从太阳光或室内人造光源中进行光收集和电荷传输，从而实现光电转换的新能源技术
。
基于有机半导体材料的物化性能赋予了
OPV
具备相应的独特特性，如柔性轻薄
、
色彩和透明度可调
、
低成本生产
、
可溶液加工
、
室内
/
弱光发电等独特优势，在光伏建筑一体化
、
可穿戴器件
、
室内光伏等领域都具备得天独厚的产业化优势
。
[0003]然而，目前聚合物给体材料开发面临如下问题：一是高光电转换效率的聚合物给体
(
如
PM6)
材料大多具有复杂的合成路线和繁琐的纯化步骤，从而导致其合成成本高，难以大规模生产；另一个是合成简单的聚合物给体材料
(
如
P3HT、PTQ10)
光电转换效率相对较低，这极大限制了有机太阳电池的商业化进程
。
因此，探索和开发低成本的高性能有机光电材料成为有机光伏领域亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种简单易合成的聚合物，其作为给体材料应用于有机太阳能电池中，以提高器件的光电转化效率
。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术第一方面提供一种聚合物，具有如化学式
(I)
所示的结构式：
[0006][0007]其中，
[0008]a、b
为各单元的摩尔百分比，其中
0<a<1
，
0<b<1
且
a+b
＝1；
[0009]n
为重复单元数且
n
为大于1的整数；
[0010]Y
每次出现，独立选自
O、S、Se、NR5；
[0011]R1‑
R2每次出现，独立地选自：
‑
H、
‑
D、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷氧基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷硫基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷氧基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷硫基
、
具有2至
30
个
C
原子的烷氧基羰基
、
具有7至
30
个
C
原子的芳氧基羰基
、
氰基
、
异氰基
、
羟基
、
硝基
、
胺基
、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I、
具有6至
30
个环原子的芳香基团
、
具有5至
30
个环原子的杂芳香基团，或这些基团的组合；
[0012]R3、R4、R5每次出现，独立地选自：具有1至
30
个
C
原子的直链烷基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷氧基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷硫基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷氧基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷硫基
、
具有2至
30
个
C
原子的烷氧基羰基，或这些基团的组合
。
[0013]本专利技术第二方面提供一种混合物，所述混合物包括有至少一种如第一方面所述的聚合物，及至少另一种有机功能材料，所述至少另一种的有机功能材料可选于阳极缓冲层材料，阴极缓冲层材料，活性层给体材料，或活性层受体材料
。
[0014]本专利技术第三方面提供一种组合物，所述组合物包括至少一种如第一方面所述的聚合物或如第二方面所述的混合物
、
及至少一种有机溶剂
。
[0015]本专利技术第四方面提供一种有机电子器件，包括至少一功能层，其中：功能层材料选自如第一方面所述的聚合物或如第二方面所述的混合物
。
[0016]本专利技术包括如下有益技术效果：
[0017]①
本专利技术通过在共轭骨架单元噻吩上引入官能基团
R3、R4，从而提升聚合物结构的规整性，使得聚合物的结晶度优异，从而提升聚合物的材料性能
。
同时
R3、R4引入，增强了聚合物的溶解性，也在一定程度上调整了聚合物的空间结构，改善了分子堆积，促进了聚合物链间交互作用，使激子更易分离生成自由载流子
。
[0018]②
聚合物中多
F
原子的取代可以降低聚合物的
HOMO
能级，较低的
HOMO
能级提升了器件的开路电压
(Voc)
；另一方面，由于
F
原子可以和氢原子
、
氟原子形成分子内
/
分子间的氢键
,
在一定程度上进一步改善了器件光活性层的分子形貌
。
[0019]③
本专利技术所提供的聚合物中还进一步引入了苯并噻二唑基团，苯并噻二唑具有较强的吸电子能力
、
较好的光吸收效率和较好的空气稳定性，苯并噻二唑基团的引入对聚合物能级和性能能够进一步合理的调控
。
[0020]本专利技术从聚合物能级
、
分子形貌及电荷迁移率方面等对聚合物进行结构优化，从而使其作为聚合物给体材料应用于有机太阳能电池中时，可以期望优异的光电转化效率，并且合成简单，易于大规模工业制备
。
具体实施方式
[0021]为使本申请的目的
、
技术方案及效果更加清楚
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚合物，其特征在于：具有如化学式
(I)
所示的结构式：其中，
a、b
为各单元的摩尔百分比，其中
0<a<1
，
0<b<1
且
a+b
＝1；
n
为重复单元数且
n
为大于1的整数；
Y
每次出现，独立选自
O、S、Se、NR5；
R1‑
R2每次出现，独立地选自：
‑
H、
‑
D、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷氧基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷硫基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷氧基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷硫基
、
具有2至
30
个
C
原子的烷氧基羰基
、
具有7至
30
个
C
原子的芳氧基羰基
、
氰基
、
异氰基
、
羟基
、
硝基
、
胺基
、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
F、
‑
I、
具有6至
30
个环原子的芳香基团
、
具有5至
30
个环原子的杂芳香基团，或这些基团的组合；
R3、R4、R5每次出现，独立地选自：具有1至
30
个
C
原子的直链烷基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷氧基
、
具有1至
30
个
C
原子的直链烷硫基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷氧基
、
具有3至
30
个
C
原子的支链或环状的烷硫基
、
具有2至
30
个
C
原子的烷氧基羰基，或这些基团的组合
。2.
根据权利要求1所述的一种聚合物，其特征在于：
a
＝
b
＝
0.5。3.
根据权利要求2所述的一种聚合物，其特征在于：
R3、R4每次出现，独立地选自：具有1至
20
个
C
原子的直链烷基
、
具有1至
20
个
C
原子的直链烷氧基
、
具有1至
20
个
C
原子的直链烷硫基
、
具有3至
20
个
C
原子的支链或环状的烷基
、
具有3至
20
个
C
原子的支链或环状的烷氧基
、<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨曦，裘伟明，龙志飞，张静，李冬云，
申请(专利权)人：广州追光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：