含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法和應(yīng)用。一種含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物，具有以下結(jié)構(gòu)式：其中，n為1~100的整數(shù)；R1、R2為C1~C20的烷基；R3、R4為H、C1~C20的烷基或C1~C20的烷氧基。上述含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物具有很強的給體-受體結(jié)構(gòu)，一方面有利于提高了含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的穩(wěn)定性，另一方面有利于降低含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的能帶隙，從而擴大太陽光吸收范圍，提高光電轉(zhuǎn)化效率。
【專利說明】含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子材料領(lǐng)域，特別是涉及一種含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]高效率太陽能電池通常是以無機半導(dǎo)體為原料，但目前市場上主要的硅晶太陽能電池由于生產(chǎn)過程工藝復(fù)雜，污染嚴(yán)重，耗能大，成本高，抑制了其商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展。因此利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點和難點。有機半導(dǎo)體材料一方面由于有機材料的環(huán)境穩(wěn)定性好、合成成本低、功能易于調(diào)制、柔韌性及成膜性都較好；另一方面由于有機太陽能電池加工過程相對簡單，可低溫操作，器件制作成本也較低等優(yōu)點而備受關(guān)注，成為最為廉價和有吸引力的太陽能電池材料。除此之外，有機太陽能電池的潛在優(yōu)勢還包括:可實現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)境友好、輕便易攜等。
[0003]苯并噻二唑單元具有優(yōu)異的還原可逆性，與鎂、鋁等金屬陰極的功函值非常接近；屬于缺電子型芳香環(huán)化合物，具有強吸電子能力，是一種優(yōu)良的受體單元具有較好的電子傳輸性質(zhì)，同時還可以調(diào)節(jié)材料的能隙。然而，現(xiàn)有的含有苯并噻二唑單元的聚合物的能帶隙(HOMO能級與LUMO能級之間的能級差)較寬，降低了對太陽能光譜中光子的吸收率，從而使得使用含有聯(lián)噻唑單元的聚合物的有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率較低。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種能夠提高太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]一種含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物，具有以下結(jié)構(gòu)式:
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)式:
2.一種含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供化合物A和化合物B，化合物A的結(jié)構(gòu)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述分離純化的步驟為: 往反應(yīng)體系中加入甲苯及去離子水進(jìn)行萃取，取有機相，用減壓蒸餾的方法除去所述有機相的至少部分溶劑，再將所述有機相滴入到無水甲醇中沉析，抽濾、烘干后得到固體粉末，再將所述固體粉末用氯仿溶解，用硅膠過層析柱，除去氯仿，再次用甲醇沉析，過濾后得到的固體用丙酮抽提后再次用甲醇沉析，過濾后干燥得到提純后的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述Suzuki耦合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50°C~120°C，反應(yīng)時間為6小時~100小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑選自四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯及甲苯中的至少一種，所述堿選自碳酸鉀、碳酸銫、叔丁醇鉀、叔丁醇鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉及碳酸氫鉀中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述化合物A采用如下方法制備:



提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物C和化合物D，C為:D為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述分離純化得到所述化合物A的步驟為: 反應(yīng)結(jié)束后，水淋洗，用無水乙醚萃取，將有機層用無水硫酸鈉干燥，過濾后減壓蒸餾除去溶劑，再用硅膠層析柱分離得到提純后的化合物A。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述化合物B采用如下方法制備: 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物E和化合物F， E為
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，其特征在于，所述分離純化得到所述化合物B的步驟為: 反應(yīng)結(jié)束后,加入飽和NaCl溶液終止反應(yīng),使用無水乙醚萃取,再使用無水Na2SO4干燥有機相，抽濾后收集濾液，除去溶劑后得到粗產(chǎn)物，將所述粗產(chǎn)物進(jìn)行硅膠層析柱分離，得到提純后的化合物B。
10.如權(quán)利要求1所述的含蒽-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物在太陽能電池器件及有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。
【文檔編號】H01L51/54GK103833988SQ201210491525
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 黎乃元 申請人: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, 深圳市海洋王照明工程有限公司