用于太阳能电池和挠性电子装置应用的共轭聚合物组合物制造方法及图纸

一种用于太阳能电池和挠性电子装置的聚合物组合物，其中所述聚合物为p-型传导性聚合物。p-型聚合物包含苯并噻二唑受体和茚并-芴供体。另外，可以由所公开的聚合物制成太阳能电池和挠性电子装置制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于太阳能电池和挠性电子装置应用的共轭聚合物组合物相关申请的引用本申请要求于2012年9月10日提交的美国临时专利申请序列号61/699,093的权益。将相关申请的全部内容并入本文中以供参考。
技术介绍
为了使太阳能电池产生作用，实施了三个过程：(1)吸收光；(2)移动电子；和(3)与移动电子相反的方向上移动空穴。可以使用聚合物材料，因为它们具有可以在分子水平上控制的光电性能。可以调节材料以提供具有带隙间隔(band-gapspacing)和能级对准(energylevelalignment)的大消光系数以获得高输出特性，如开路电位(Voc)和能量转换效率(PCE)。因此，仍需要在易于大规模合成和纯化的低成本太阳能电池和挠性电子装置中用作半导体的共轭聚合物组合物。本专利技术的多个方面满足了这种和其它需要。
技术实现思路
本专利技术总体上涉及p-型传导性聚合物(conductivepolymer)。所述p-型聚合物包含苯并噻二唑受体(benzothiadiazoleacceptor)和茚并-芴供体(indeno-fluorenedonor)。在一个实施方式中，聚合物包含“n”个聚合式[I]的重复单元：其中“n”为大于1的整数；其中R1和R2中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-；其中R1和R2可选地共价键合以形成3-至17-元环烷基，或者与1-3个杂原子一起构成4-至17-元杂环烷基；其中R3和R4中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-；其中R3和R4可选地共价键合以形成3-至17-元环烷基，或者与1-3个杂原子一起构成4-至17-元杂环烷基；其中R5和R6中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18单烷基氨基、C1-C18二烷基氨基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1、Ar1-(C1-C18烷基)-、-(C1-C18烷基)-(C＝O)R7、-(C1-C18烷基)-(C＝O)OR7、-(C1-C18烷基)-S(O)mR7、-(C＝O)R7、-(C＝O)OR7和-S(O)mR7；其中Ar1选自苯基和杂芳基，并且独立地被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；其中Cy1选自C3-C18环烷基和C2-C17杂环烷基，并且被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；和其中R7选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18单烷基氨基和C1-C18二烷基氨基。一种用于制备聚合物的方法包括：提供通式[1]的单体：其中R1和R2中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-；其中R1和R2可选地共价键合以形成3-至17-元环烷基，或者与1-3个杂原子一起构成4-至17-元杂环烷基；其中R3和R4中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-；其中R3和R4可选地共价键合以形成3-至17-元环烷基，或者与1-3个杂原子一起构成4-至17-元杂环烷基；其中Ar1选自苯基和杂芳基，并且独立地被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；其中Cy1选自C3-C18环烷基和C2-C17杂环烷基，并且被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；和其中X1和X2中的每一个独立地选自卤素、三氟甲磺酸酯(三氟甲磺酸盐，triflates)、九氟丁磺酸酯(九氟丁磺酸盐，nonaflates)、氟磺酸酯、甲苯磺酸酯、甲磺酸酯、硝酸酯、磷酸酯、鎓离子(氧鎓离子，oxoniumions)、重氮盐、铵盐、醇和醚；提供通式[2]的单体：其中Ar选自苯基、杂芳基、稠合芳基、稠合杂芳基和与杂芳基稠合的芳基；并且独立地被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；和其中R5和R6中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18单烷基氨基、C1-C18二烷基氨基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1、Ar1-(C1-C18烷基)-、-(C1-C18烷基)-(C＝O)R7、-(C1-C18烷基)-(C＝O)OR7、-(C1-C18烷基)-S(O)mR7、-(C＝O)R7、-(C＝O)OR7和-S(O)mR7；和其中R7选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18单烷基氨基、C1-C18二烷基氨基；和将式[1]的单体与式[2]的单体在过渡金属催化剂存在的情况下在有效形成包含“n”个聚合式(聚式，polyformula)[III]的重复单元的聚合物的条件下进行反应：在其它实施方式中，公开了通常包含p-型聚合物的制品，所述p-型聚合物包含苯并噻二唑受体和茚并-芴供体。例如，公开了包含聚合式[I]的聚合物的制品。在至少一个实施方式中，所述制品为太阳能电池和/或挠性电子装置(挠性电子设备，flexibleelectronics)。将在随后的描述中部分说明或者可以通过实践学习其它细节和优势。将通过所附权利要求书中具体指明的要素和组合实现和完成所述优势。应理解上述一般说明和以下详细说明两者均仅是示例性和说明性的，并且不是对所要求内容的限制。附图说明引入并构成本说明书一部分的附图显示了示例性实施方式并且与说明一起用于解释本文所公开的组合物、方法和系统的原理。图1是聚合式[II]的聚合物的吸光度曲线(absorbanceprofile)。图2是聚合式[II]的聚合物的1H-NMR。图3显示了供体与受体的比率对装置性能的影响的数据。图4显示了1-CN浓度对装置性能影响的数据。图5显示了退火温度对装置性能影响的数据。具体实施方式参考以下详细说明、实施例、附图和权利要求以及它们上述和随后的描述，可以更容易地理解本专利技术。然而，在公开和描述本专利技术的组合物、制品、装置、系统和/或方法之前，应理解除非另作说明，否则本专利技术不局限于具体的组合物、制品、装置、系统和/或方法，并且因此，是可以改变的。还应理解本文所使用的术语仅出于描述具体方面的目的，而不旨在进行限制。还以其最好的目前已知的实施方式，作为能够教导本专利技术提供了本专利技术的以下描述。为此目的，相关领域的普通技术人员将认识并理解可以对本文所述的专利技术的多个方面进行改变和修改，同时仍获得本专利技术的有益的结果。还将显而易见的是可以通过选择一些本专利技术的特征而不使用其它特征来获得一些本专利技术所需的益处。因此，相关领域的普通技术人员将认识到对本专利技术的多种修饰和改变是可能的，并且在某些情况下甚至可以是期望本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物，包含“n”个聚合式[I]的重复单元：其中“n”为大于1的整数；其中R1和R2中的每一个独立地选自C1‑C18烷基、C1‑C18烷氧基、Cy1、Cy1‑(C1‑C18烷基)‑、Ar1和Ar1‑(C1‑C18烷基)‑；其中R1和R2可选地共价键合以形成3‑至17‑元环烷基，或者与1‑3个杂原子一起构成4‑至17‑元杂环烷基；其中R3和R4中的每一个独立地选自C1‑C18烷基、C1‑C18烷氧基、Cy1、Cy1‑(C1‑C18烷基)‑、Ar1和Ar1‑(C1‑C18烷基)‑；其中R3和R4可选地共价键合以形成3‑至17‑元环烷基，或者与1‑3个杂原子一起构成4‑至17‑元杂环烷基；其中R5和R6中的每一个独立地选自C1‑C18烷基、C1‑C18烷氧基、C1‑C18单烷基氨基、C1‑C18二烷基氨基、Cy1、Cy1‑(C1‑C18烷基)‑、Ar1、Ar1‑(C1‑C18烷基)‑、‑(C1‑C18烷基)‑(C＝O)R7、‑(C1‑C18烷基)‑(C＝O)OR7、‑(C1‑C18烷基)‑S(O)mR7、‑(C＝O)R7、‑(C＝O)OR7和‑S(O)mR7；其中Ar1选自苯基和杂芳基，并且独立地被0、1、2、3或4个独立地选自C1‑C18烷基、C1‑C18烷氧基、C1‑C18烷基氨基和C1‑C18二烷基氨基的基团取代；其中Cy1选自C3‑C18环烷基和C2‑C17杂环烷基，并且被0、1、2、3或4个独立地选自C1‑C18烷基、C1‑C18烷氧基、C1‑C18烷基氨基和C1‑C18二烷基氨基的基团取代；和其中R7选自氢、C1‑C18烷基、C1‑C18烷氧基、C1‑C18单烷基氨基和C1‑C18二烷基氨基。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.10 US 61/699,0931.一种聚合物，包含“n”个聚合式[I]的重复单元：其中“n”为大于1的整数；其中R1和R2中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-；其中R1和R2可选地共价键合以形成3-至17-元环烷基，或者与1-3个杂原子一起构成4-至17-元杂环烷基；其中R3和R4中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-；其中R3和R4可选地共价键合以形成3-至17-元环烷基，或者与1-3个杂原子一起构成4-至17-元杂环烷基；其中R5和R6中的每一个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18单烷基氨基、C1-C18二烷基氨基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1、Ar1-(C1-C18烷基)-、-(C1-C18烷基)-(C＝O)R7、-(C1-C18烷基)-(C＝O)OR7、-(C1-C18烷基)-S(O)mR7、-(C＝O)R7、-(C＝O)OR7和-S(O)mR7；其中Ar1选自苯基和杂芳基，并且独立地被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；其中Cy1选自C3-C18环烷基和C2-C17杂环烷基，并且被0、1、2、3或4个独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷基氨基和C1-C18二烷基氨基的基团取代；和其中R7选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18单烷基氨基和C1-C18二烷基氨基。2.根据权利要求1所述的聚合物，其中R1、R2、R3和R4独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、Cy1、Cy1-(C1-C18烷基)-、Ar1和Ar1-(C1-C18烷基)-。3.根据权利要求1所述的聚合物，其中R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：德怀特·塞费罗斯，布兰东·久基克，阿梅德·I·阿卜杜勒拉赫曼，
申请(专利权)人：沙特基础工业公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA