制备了一种可溶性稠合给体－受体共轭聚合物（ｆＤＡ－ＣＰ），其接近在全部可见光谱上吸收光，当其为中性态时对人眼显示为基本上黑色。共轭聚合物具有通过多个稠合给体单元分开的受体单元。ｆＤＡ－ＣＰ设计了一种结构，得到了紧密的相邻层之间的π－叠合，其具有低于的固态层间距，和扩展的结合性来促进很高的电荷载流子迁移性。通过多个至少一个稠合给体－受体低聚物（ｆＤＡ－低聚物）的缩聚来制备ｆＤＡ－ＣＰ，所述低聚物具有平的内部受体单元和至少一个稠合给体单元，并且任选地，用附加的共轭芳族单体或低聚物与ｆＤＡ－低聚物进行共聚。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高电荷载流子迁移性的黑色可溶性共轭聚合物相关申请的交叉引用本申请要求序号为61/118，316的于2008年11月沈日提交的美国临时申请的优先权，将其全部内容(包括任意图、表或附图)引入本文作为参考。
技术介绍
包括富电子和弱π共轭取代基的分子系统已经合成来用于能带混合(energy band mixing)应用场合。这些分子系统已经被探索用作发光半导体；用于有机薄膜晶体管的η-通道和双极性半导体；用于化学生物传感器的活性有机组件；非-发射性有机电致发色；和在电磁波谱可见光和/或近红外线(NIR)区域进行吸收的低-带隙光电部件。为了设计具有高能量转化率的本体-异质结(bulk-heterojunction)太阳能电池，已经发展在可见光和/或近红外(NIR)区域进行吸收的低-带隙光电部件。可以通过结构控制来容易地进行带隙设计(bandgap engineer)并且允许机械形变的给体-受体(DA) π -共轭聚合物，对高性能柔性光采集新技术而言，是值得注意的。与无机对应物相反，DA π-共轭聚合物具有可低成本放量和高生产率溶液加工的潜力，特别对于需要大面积的太阳能电池最终应用场合而言，例如，在汽车和建筑外表面，或者需要如在便携式电子设备中的精细印刷的光活性阵列。虽然该给体-受体型高分子已经在超过十年前就由Havinga等人，Synthetic Metals, 1993, 55, (1), 299-306进行了介绍，仅仅最近，才有共轭聚合物被合成，其显示了用于光伏电池的良好性能(多达5%的总效率)。一般地，DA聚合物已经显示了低功率转换效率。该低效率归因于两个原因。第一原因是，DA聚合物的光吸收一般限于可见光谱的一小部分，一般是红色区域。另一个原因是，DA聚合物在固体状态设备中，显示低的固有电荷载流子迁移率。很少有公开实现了大区段可见光谱的吸收、因此是基本为黑色的体系。几乎所有的设计用于全频带可见光吸收的聚合物都依赖于仅仅少量的宽吸收发色团或具有多个均勻分布在可见光谱上的窄吸收特征的发色团。仅仅在最近才报道了，第一个太阳能电池系统，其包括了具有在整个可见光谱上的吸收的全有机聚合物半导体，甚至这些系统也没有在整个可见区都具有强烈的吸收(> 50%的峰值吸收)，(参见Hou等人的J. Amer. Chem. Soc. ,11/07/2008 互联网公开，其说明了交替共聚物 polysilole)_2，6_diyl_alt_(2，1,3-benzo thiadiazole)-4, 7-diyl] (PSBTBT)，和 Wang 等人的 Appl. Phys. Lett. 2008，92，033307，其说明了交替共聚物 poly(PSiFDTBT))由于缺少良好的分子间相互作用，具体地说，弱π-叠合性(其原因是由于链段与链段之间的长距离，也被称为层间距，以及因为聚合物主链的低水平的平面性而缺乏扩展的共轭性)，典型的强吸收的DA聚合物显示出有限的电荷载流子迁移性。本体-异质结太阳电池需要高的电荷载流子迁移性，因为光产生的激子或成对的电子空穴对必须在设备的活动层内部进行扩散和离解过程，并且离解的电荷要快速输送到收集电极上。当没有高的电荷载流子迁移性时，该离解的电荷在被收集前发生复合，导致了显示弱太阳能转换率的设备。因此在整个可见光谱上都具有强烈吸收并且对于高的电荷载流子迁移性显示出良好的η -叠合和扩展的共轭性的基本上黑色的DA聚合物系统，对于大面积柔性光采集设备，诸如太阳能电池，仍旧是发展目标。专利技术概述权利要求1.一种可溶性稠合给体-受体共轭聚合物(fDA-CP)，其包含具有贫电子芳族结构部分的孤立的受体单元，其靠近并通过含有增溶性侧链的多个稠合给体单元分开，其中所述fDA-CP在整个可见光谱上吸收光，对人眼显示为黑色，并且其中发生了相邻的聚合物链的η-叠合，固态层间距低于4.5λ。2.权利要求1的fDA-CP，其中所述稠合给体单元包含3.权利要求1的fDA-CP，其中所述受体单元包含噻二唑喹喔啉，喹喔啉，噻吩并噻二唑，噻吩并吡嗪，吡嗪并喹喔啉，苯并噻二唑，双-苯并噻二唑，噻二唑噻吩并吡嗪，苯并三唑或者它们的组合的至少一种衍生物。4.权利要求1的fDA-CP，其中所述受体单元是2，1，3_苯并噻二唑。5.权利要求1的fDA-CP，其中所述fDA-CP包括6.权利要求1的fDA-CP，其中所述fDA-CP包括7.权利要求1的fDA-CP，其进一步在所述稠合给体单元之间包含一个或者多个共轭芳族单元。8.权利要求7的fDA-CP，其中所述共轭重复单元包含取代或者未取代的噻吩单元。9.权利要求7的fDA-CP，其中共轭重复单元包含取代或者未取代的亚苯基单元，咔唑单元，芴单元，吡咯单元，呋喃单元，tiazolothiazole单元，或者它们的任何组合。10.权利要求1的fDA-CP，其中所述fDA-CP包括11.权利要求1的fDA-CP，其中所述fDA-CP包括12.权利要求1的fDA-CP，其中所述fDA-CP包括13.权利要求1的fDA-CP，其中所述fDA-CP包括14.权利要求1的fDA-CP，其中所述稠合给体单元以受体重复单元之间的偶数的单分散的序列来存在。15.一种制备可溶性稠合给体-受体共轭聚合物(fDA-CP)的方法，其包括如下步骤 提供包含多个至少一种fDA-低聚物的聚合反应混合物，所述fDA-低聚物含有至少一个含有贫电子芳族结构部分的孤立的受体单元，所述芳族结构部分侧面具有稠合的给体单元，其中至少一个稠合给体单元处于所述fDA-低聚物的各末端；并且将所述聚合反应混合物进行化学聚合，其中所述fDA-CP在整个可见光谱上吸收光，对人眼显示为黑色，并且其中发生了相邻的聚合物链的η -叠合，在固态时，固态层间距低于 4.5Α。16.权利要求15的方法，其中所述受体单元包含噻二唑喹喔啉，喹喔啉，噻吩并噻二唑，噻吩并吡嗪，吡嗪并喹喔啉，苯并噻二唑，双-苯并噻二唑，噻二唑噻吩并吡嗪或者它们的组合的至少一种衍生物。17.权利要求15的方法，其中所述受体单元是2，1，3-苯并噻二唑。18.权利要求15的方法，其中所述fDA-低聚物包括19.权利要求15的方法，其中所述fDA-低聚物包括20.权利要求15的方法，其中所述fDA-低聚物包括21.权利要求15的方法，其中所述fDA-低聚物包括22.权利要求15的方法，其中所述聚合反应混合物进一步包含含有至少一个共轭芳族单元的单体或者低聚物，其中所述聚合所述聚合反应混合物的步骤使得所述共轭芳族单元通过所述fDA-低聚物的稠合给体重复单元与所述受体单元分开。23.权利要求22的方法，其中所述fDA-低聚物包括24.权利要求22的方法，其中所述fDA-低聚物包括25.权利要求22的方法，其中所述fDA-低聚物包括26.权利要求22的方法，其中所述fDA-低聚物包括全文摘要制备了一种可溶性稠合给体-受体共轭聚合物(fDA-CP)，其接近在全部可见光谱上吸收光，当其为中性态时对人眼显示为基本上黑色。共轭聚合物具有通过多个稠合给体单元分开的受体单元。fDA-CP设计了一种结构，得到了紧密的相邻层之间的π-叠合，其具有低于的固态层间距，和扩展的结合性来促进很高的电荷载流本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种可溶性稠合给体－受体共轭聚合物（ｆＤＡ－ＣＰ），其包含具有贫电子芳族结构部分的孤立的受体单元，其靠近并通过含有增溶性侧链的多个稠合给体单元分开，其中所述ｆＤＡ－ＣＰ在整个可见光谱上吸收光，对人眼显示为黑色，并且其中发生了相邻的聚合物链的π－叠合，固态层间距低于
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·M·比奥约格，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金公司，
类型：发明
国别省市：US
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