專利名稱：一種有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
一種有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體材料，尤其涉及一種含芴單元和噻吩-噻吩吡咯二酮單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法，以及該有機(jī)半導(dǎo)體材料應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池器件、有機(jī)電致發(fā)光器件及有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管上。背景技術(shù)：
當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然氣等基礎(chǔ)之上的經(jīng)濟(jì)。然而，這些不可再生的化石能源都在不斷的枯竭。進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球性的能源問題以及隨之而來的環(huán)境污染和氣候變暖等問題日益凸現(xiàn)和逐漸加劇。由于太陽(yáng)能具有分布普遍和廣闊，資源數(shù)量多，無污染，清潔，安全以及獲取方便等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望的可再生能源之一。太陽(yáng)能電池直接把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化成電能，是利用太陽(yáng)能切實(shí)可行的有效方法。然而，目前商品化的太陽(yáng)能電池還局限于硅基等無機(jī)太陽(yáng)能電池，但它們的價(jià)格過于昂貴，超出了目前人們普遍可以接受的程度，這大大限制了它們的使用范圍。為了降低電池成本，拓展應(yīng)用范圍，長(zhǎng)期以來，人們一直在尋找新型的太陽(yáng)能電池材料。
有機(jī)太陽(yáng)能電池是一種新型的太陽(yáng)能電池，相對(duì)于無機(jī)半導(dǎo)體材料來源有限，價(jià)格昂貴，有毒，制備工藝復(fù)雜，成本太高等而言，它具有無機(jī)太陽(yáng)能電池?zé)o法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如材料來源廣泛，結(jié)構(gòu)多樣性和可調(diào)控性，成本低廉，安全環(huán)保，制作工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品重量輕，可大面積柔性制備等等，可以廣泛應(yīng)用在建筑、照明和發(fā)電等多種領(lǐng)域，具有重要的發(fā)展和應(yīng)用前景。因此，國(guó)內(nèi)外眾多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)等都給予了相當(dāng)?shù)年P(guān)注和投入。然而，到目前為止，有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比無機(jī)太陽(yáng)能電池還是要低很多。因此， 開發(fā)新型的有機(jī)半導(dǎo)體材料對(duì)于提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提出一種有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是
所述有機(jī)半導(dǎo)體材料，其通式為
權(quán)利要求
1. 一種有機(jī)半導(dǎo)體材料，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)半導(dǎo)體材料，其特征在于，R1^R2> R3、R4、R5、R6、R7相同或不相同地表示為C1-C2tl的烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)半導(dǎo)體材料，其特征在于，η為20至800的自然數(shù)。
4.一種權(quán)利要求1至3任一所述的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟51、將2，7_二溴-9，9-二烷基芴和正丁基鋰在-100°C -25°C下，以摩爾比1 2 1 4溶解于第一溶劑中，然后加入2-異丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷進(jìn)行反應(yīng)，得到2，7-雙(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷基)-9，9-二烷基莉；52、將1，3-雙(3,4-烷基噻吩-2-基)5-烷基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯-4，6(5H) - 二酮和溴化劑在0°C 30°C下，以摩爾比1 2 1 3溶解于第二溶劑中，并進(jìn)行反應(yīng)，得到1，3-雙(5-溴-3,4-烷基噻吩-2-基)5-烷基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯-4，6 (5H)- 二酮；53、步驟Sl制得的2，7-雙0，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷基)-9,9- 二烷基芴和步驟S2制得的1，3-雙(5-溴-3,4-烷基噻吩-2-基)5-烷基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯-4，6 (5H)-二酮，以摩爾比1 a溶解于含有催化劑和堿溶液的第三溶劑中，并于65°C 120°C下進(jìn)行Suzuki反應(yīng)，得到所述有機(jī)半導(dǎo)體材料，其中，0.1. 05。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟Sl中，所述2-異丙氧基-4，4， 5，5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷的摩爾用量為所述2，7- 二溴-9，9- 二烷基芴摩爾用量的2 4倍；所述第一溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述溴化劑為N-溴代丁二酰亞胺；所述第二溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯或醋酸中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述催化劑pd(pwg4、 Pd (OAc)2、三環(huán)己基膦、Pd2 (曲幻，⑦-！^隊(duì)或Pd (PPh3)2Cl2中的中至少一種；所述催化劑的摩爾用量為所述2，7-雙0，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷基)_9，9- 二烷基芴摩爾用量的0. 005 0. 1倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述堿溶液為NaOH水溶液、Na2CO3水溶液、NaHCO3水溶液或四乙基氫氧化銨水溶液；所述堿溶液的摩爾用量為所述 2，7-雙0，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷基)-9，9-二烷基芴摩爾用量的2 20 倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、7或8所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述第三溶劑為甲苯、四氫呋喃、三氯甲烷或乙酸乙酯中至少一種。
10. 一種如權(quán)利要求1至3任一所述的有機(jī)半導(dǎo)體材料在有機(jī)太陽(yáng)能電池器件、有機(jī)電致發(fā)光器件及有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管上的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，其涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。其中，有機(jī)半導(dǎo)體材料的通式為式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7為C1-C20的烷基，n為1～100間的整數(shù)。本發(fā)明通過引入烷基提高產(chǎn)物的溶解性和分子量，以實(shí)現(xiàn)可旋涂的有機(jī)半導(dǎo)體材料或可旋涂的寡聚物；由芴類單體和噻吩吡咯二酮類單體構(gòu)成的有機(jī)半導(dǎo)體材料能夠形成一種很強(qiáng)的給體-受體結(jié)構(gòu)，一方面有利于提高了材料的穩(wěn)定性，另一方面有利于降低材料的能帶隙，從而擴(kuò)大太陽(yáng)光吸收范圍，提高光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)C08G61/12GK102477145SQ201010562138
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉輝, 周明杰, 黃杰 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司