專利名稱：一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體材料，更具體的涉及一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料。本發(fā)明還涉及一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，使其應(yīng)用受到限制。為了降低成本，拓展應(yīng)用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽能電池因?yàn)樵蟽r(jià)格低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，如果能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平， 其市場前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. SSariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science, 1992,258,1474)上報(bào)道共軛聚合物與 C6tl 之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發(fā)展。目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與 PC71BM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到7%左右，但是仍比無機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多。限制性能提高的主要制約因素有有機(jī)半導(dǎo)體器件相對(duì)較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區(qū)沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽能電池得到實(shí)際的應(yīng)用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉(zhuǎn)換效率仍是這一研究領(lǐng)域的首要任務(wù)。由于噻吩是五元環(huán)結(jié)構(gòu)，符合休克兒規(guī)則，具有適中的能帶隙，較寬的光譜響應(yīng)， 較好的熱穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性，因此噻吩類有機(jī)半導(dǎo)體材料是一類很有前途的材料，其在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用已得到廣泛研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料，用以解決上述問題。本發(fā)明的目的還在于提供一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法。本發(fā)明的目的還在于提供一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料在聚合物太陽能電池，有機(jī)場效應(yīng)晶體管，有機(jī)電致發(fā)光器件，有機(jī)光存儲(chǔ)，有機(jī)非線性材料和有機(jī)激光器件等領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料，具有以下通式(P)
權(quán)利要求
1.下述通式(P)的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料，其特征在于，所述η的取值范圍為6 < η < 61。
3.一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟無氧環(huán)境中，將結(jié)構(gòu)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，還包括所述5，8- 二- (5-溴-4-烷基-2-噻吩基)-2，3- 二取代-喹喔啉的制備過程，制備步驟如下將3，6- 二溴-鄰苯二胺和烷基乙二酮混合反應(yīng)，制得5，8- 二溴-2，3- 二取代-喹喔啉；無氧環(huán)境中，將所述5，8_ 二溴-2，3-二取代-喹喔啉、3-烷基-2-硼酸噻吩以及無水碳酸鈉加入到含第二催化劑的第二有機(jī)溶劑中，反應(yīng)制得5，8- 二 -(4-烷基-2-噻吩基)_2， 3-二取代-喹喔啉；其中，所述第二催化劑為有機(jī)鈀或有機(jī)鈀與有機(jī)磷配體的混合物；所述第二有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一種；無氧環(huán)境中，將N-溴代丁二酰亞胺、所述5，8- 二 -(4-烷基-2-噻吩基)-2，3- 二取代-喹喔啉加入到硫酸與三氟乙酸的混合溶劑中10°C 30°C下反應(yīng)12 48小時(shí)，得到5， 8- 二- (5-溴-4-烷基-2-噻吩基)-2，3- 二取代-喹喔啉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，還包括所述4，4-二烷基-2，6-雙三甲基錫-環(huán)戊二烯[2，l-b :3，4-b' ] 二噻吩的制備過程，制備步驟如下在-78°C -25°C下，將4，4-二烷基-環(huán)戊二烯[2，l_b 3，4_b’ ] 二噻吩、丁基鋰滴加到第三有機(jī)溶劑中混合，然后向混合液中加入三甲基氯化錫，制得所述4，4- 二烷基-2，6-雙三甲基錫-環(huán)戊二烯[2，l-b:3，4-b' ] 二噻吩；其中，第三有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，還包括所述4，4-二烷基-2，6-二溴-環(huán)戊二烯[2，l-b:3，4-b' ] 二噻吩的制備過程，制備步驟如下無氧環(huán)境中，將N-溴代丁二酰亞胺、4，4_ 二烷基-環(huán)戊二烯[2，l-b :3，4-b’ ] 二噻吩加入到硫酸與三氟乙酸的混合溶劑中于10°C 30°C下反應(yīng)12 48小時(shí)，得到所述4，4- 二烷基-2，6-二溴-環(huán)戊二烯[2，l-b :3，4-b' ] 二噻吩。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述第一有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯、氯苯或甲苯中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述第一催化劑為有機(jī)鈀或有機(jī)鈀與有機(jī)磷配體的混合物；所述第一催化劑的用量為所述4，4- 二烷基-2，6-雙三甲基錫-環(huán)戊二烯[2，l-b :3，4-b' ] 二噻吩摩爾用量的0.05% 50% ；所述有機(jī)鈀為 Pd (PPh3) 4、Pd2 (dba) 3 或 Pd (PPh3) 2C12 ；所述有機(jī)磷配體為P (o-Tol) 3。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述η的取值范圍為6彡η彡61。
10.一種如權(quán)利要求1所述的一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料在有機(jī)太陽能電池，有機(jī)場效應(yīng)晶體管，有機(jī)電致發(fā)光器件，有機(jī)光存儲(chǔ)，有機(jī)非線性材料或有機(jī)激光器件等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電子材料領(lǐng)域，其公開了一類噻吩有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用；該共聚物具有通式(P)，式中x+y＝2；x≥1，0＜y＜1；1＜n≤100；R1、R4為C1-C20的烷基；R2、R3為氫、C1～C20的烷基；或R2、R3為C1～C20的烷基或C1～C20的烷氧基取代的苯基；或R2、R3為苯基。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該有機(jī)半導(dǎo)體材料通過環(huán)戊二烯[2，1-b3，4-b′]二噻吩單元、噻吩單元和和喹喔啉單元聚合而成，增加了該有機(jī)半導(dǎo)體材料的載流子遷移率，擴(kuò)寬了光譜響應(yīng)，具有良好的載流子傳輸性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)，以及可利用簡便的方法引入烷基等提高溶解度。該有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備工藝簡單，易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09K11/06GK102372844SQ20101026179
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者周明杰, 許二建, 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