【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机光电材料领域，具体涉及一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物及其制备方法、以及其在有机光电器件中的应用。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池(persc)在过去的十余年里获得了迅速的发展，由于其优异的性能，被认为是最有可能替代传统硅太阳能电池的新型薄膜电池。persc器件的电子传输层对器件的能量转化效率(pce)和稳定性等性能起着重要的作用。目前电子传输材料(etm)通常包括无机电子传输材料，富勒烯类和非富勒烯有机电子传输材料。与无机电子传输材料和富勒烯衍生物相比，非富勒烯n型有机半导体具有一些优势，例如分子结构多样性、可调整的前沿分子轨道、可低温加工、柔韧性、低成本，目前已被广泛用于钙钛矿太阳能电池(persc)中。然而非富勒烯有机电子传输材料的电子迁移率仍有待提高，这对于采用刮涂或者卷对卷印刷等方式制备较厚的电子传输层非常重要。基于非富勒烯电子传输材料的persc器件的开路电压(voc)与基于金属氧化物和富勒烯的器件仍有差距，因此基于非富勒烯电子传输材料的persc器件性能与基于富勒烯类电子传输材料的器件相比仍有提升空间。作为一种典型的非富勒烯电子传输材料，苝二亚胺衍生物(pdi)具有很高的化学和热稳定性，同时具有易于修饰的化学结构、低廉的价格，因此被认为是有潜力的电子传输材料，在钙钛矿太阳能电池中得到了广泛的应用。然而，它们的电导率仍有待提升，易聚集性和较差的形貌限制了基于pdi的钙钛矿太阳能电池的性能。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利
2、本专利技术首先提出了一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物，具有如下化学结构通式：
3、
4、x独立地选自：
5、
6、式中m和n为正整数，a的范围为0-99％；
7、y为
8、其中r1为：
9、
10、r2为
11、式中m和n为正整数。
12、本专利技术还记载了一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法：
13、步骤一：将二溴代苝四甲酸二酐和伯胺溶于非质子极性溶剂中，伯胺与二溴代苝四甲酸二酐的摩尔比大于或等于2，在惰性气体保护下混合均匀，加热反应，反应完成后，除去非质子极性溶剂，提纯并干燥，得到二溴代苝二酰亚胺；
14、步骤二：将二溴代苝二酰亚胺，4,7-二溴苯并[1,2-c:4,5-c']双([1,2,5]噻二唑)和二硼酸二频哪酯取代的芴或咔唑，溶于有机溶剂，4,7-二溴苯并[1,2-c:4,5-c']双([1,2,5]噻二唑)与芴或咔唑摩尔比例范围为0～99％，反应体系中二硼酸二频哪酯和溴原子的摩尔比例为1：1，加入钯盐催化剂、碱性物质水溶液，加热反应，冷却至室温，除去溶剂，提纯干燥，得到基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物。
15、进一步地，步骤一的非质子极性溶剂为四氢呋喃、咪唑、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
16、进一步地，步骤二的有机溶剂为芳香烃、四氢呋喃、咪唑、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
17、进一步地，步骤二的碱性物质为k2co3或na2co3。
18、优选地，步骤一中伯胺与二溴代苝四甲酸二酐的摩尔比为2～4。
19、本专利技术还提出了基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的应用，应用于晶体管、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、有机发光二极管或有机光电探测器。
20、当基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物作为电子传输材料应用于钙钛矿太阳能电池使用时，将苝二酰亚胺的自由基n型聚合物直接溶于有机溶剂后形成溶液，将溶液涂布成膜。
21、本专利技术的有益效果：
22、1、本专利技术通过将苯并[1,2-c:4,5-c']双([1,2,5]噻二唑)引入苝酰亚胺的聚合物，获得了一种苝二酰亚胺自由基n型聚合物作为一种新型的电子传输材料。将苯并二噻二唑引入苝酰亚胺的聚合物电子传输材料的设计，可以形成自由基，从而形成自掺杂效应，提高聚合物的电导率，同时共聚策略可以抑制苝酰亚胺的聚集，获得良好的成膜性，进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
23、2、与pcbm相比，本专利技术的一种苝二酰亚胺自由基n型聚合物电子传输材料具有良好的成膜性，能够降低界面复合，提升能量转化效率，基于苝二酰亚胺自由基n型聚合物电子传输材料，pcbm器件效率分别为20.72％和18.18％。
24、3、本专利技术的一种苝二酰亚胺自由基n型聚合物电子传输材料具有可控制的分子结构，同时自由基单元的比例也可以调节，实现自掺杂的量化。
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1.一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物，具有如下化学结构通式：
2.根据权利要求1所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法：
3.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法，其特征在于，步骤一的非质子极性溶剂为四氢呋喃、咪唑、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法，其特征在于，步骤二的有机溶剂为芳香烃、四氢呋喃、咪唑、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法，其特征在于，步骤二的碱性物质为K2CO3或Na2CO3。
6.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法，其特征在于，伯胺与二溴代苝四甲酸二酐的摩尔比为2～4。
7.根据权利要求1所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的应用，其特征在于，应用于晶体管、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、有机发光二极管或有
8.根据权利要求7所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的应用，其特征在于，作为电子传输材料应用于钙钛矿太阳能电池，使用时将苝二酰亚胺的自由基n型聚合物直接溶于有机溶剂后形成溶液，将溶液涂布成膜。
...【技术特征摘要】
1.一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物，具有如下化学结构通式：
2.根据权利要求1所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法：
3.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法，其特征在于，步骤一的非质子极性溶剂为四氢呋喃、咪唑、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自由基n型聚合物的制备方法，其特征在于，步骤二的有机溶剂为芳香烃、四氢呋喃、咪唑、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求2所述的一种基于苝二酰亚胺的自...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶腾凌，王代哲，何冬青，孙晓晨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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