一種含噻吡嗪基的電子給體材料及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體領(lǐng)域，其公開(kāi)了一種含噻吡嗪基的電子給體材料及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池器件；該材料的結(jié)構(gòu)通式如下：式中，R為C1～C20的烷基。本發(fā)明的含噻吡嗪基的電子給體材料中，屬于給受體有機(jī)共軛分子（TPz），具有較低的HOMO能級(jí)、窄帶隙、高遷移率、較寬的吸收范圍，將該含噻吡嗪基的電子給體材料用于制備太陽(yáng)能電池，可以獲得高的開(kāi)路電壓和光電轉(zhuǎn)換效率，基于該材料的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件可以改善光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說(shuō)明】一種含噻吡嗪基的電子給體材料及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng) 能電池器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種含噻吡嗪基的電子給體材料及其 制備方法。本發(fā)明還涉及一種使用該含噻吡嗪基的電子給體材料作為活化層的電子給體材 料的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件。

【背景技術(shù)】
[0002] 本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池因?yàn)槠涞统杀?，重量輕，制備工藝簡(jiǎn)單和可制備成大面積 柔性器件等優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛關(guān)注?；诠曹椌酆衔锝o體，富勒烯衍生物受體的聚合物太陽(yáng) 能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 9. 2%。雖然可溶液加工的有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池的最高 能量轉(zhuǎn)換效率仍然低于相應(yīng)的聚合物，但是其明確的分子結(jié)構(gòu)，確定的分子量和高純度等 優(yōu)點(diǎn)使得基于小分子的有機(jī)太陽(yáng)能電池成為新的研究熱點(diǎn)。
[0003] 目前，基于可溶液加工的有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)了 6%。 但相對(duì)于有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池而言，有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池仍然存在很多不足之處。其 中，吸收光譜與太陽(yáng)光不匹配是首要的因素。而且給受體結(jié)構(gòu)的有機(jī)共軛分子由于可以通 過(guò)引入不同的給受體基團(tuán)，來(lái)調(diào)節(jié)分子的共平面性、分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)分子的 吸收性質(zhì)、能級(jí)結(jié)構(gòu)以及載流子遷移率等，因而成為一類極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C(jī)小分子太陽(yáng) 能電池材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于上述問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于提供一種光轉(zhuǎn)換效率和載流子遷移率 較高的含噻吡嗪基的電子給體材料。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明提供的一種含噻吡嗪基的電子給體材料，即給受體有機(jī)共軛分子（TPz)，其 結(jié)構(gòu)通式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種含噻吡嗪基的電子給體材料，其特征在于，其結(jié)構(gòu)通式如下：
式中，R為的烷基。
2. -種含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A和B，
在無(wú)氧環(huán)境下，將摩爾比為1:2?2. 4的化合物A和B添加入含有催化劑和堿溶液的 有機(jī)溶劑中溶解，于70?130°C下進(jìn)行Suzuki耦合反應(yīng)12?48小時(shí)，降溫后停止聚合反 應(yīng)，分離提純反應(yīng)液，得到如下結(jié)構(gòu)通式的所述含噻吡嗪基的電子給體材料：
式中，R為的烷基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于，所 述催化劑為雙三苯基膦二氯化鈀，四三苯基膦鈀；所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為 1:20 ?1:100。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于，所述 催化劑為摩爾比為1:4?8的醋酸鈀與三鄰甲苯基膦混合物，或者摩爾比為1:4?8的三二 氬芐基丙酮二鈀與2-雙環(huán)己基膦-2'，6' -二甲氧基聯(lián)苯混合物；所述催化劑與所述化合 物A的摩爾比為1:20?1:100。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于，所述 堿溶液為碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液及碳酸氫鈉溶液中的至少一種；所述堿溶液中，堿溶質(zhì)與 化合物A的摩爾比為20:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于，所述 有機(jī)溶劑選自甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的至少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于， Suzuki耦合反應(yīng)溫度為90?120°C下、反應(yīng)時(shí)間為24?36小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吡嗪基的電子給體材料的制備方法，其特征在于，分離 提純反應(yīng)液包括步驟： 反應(yīng)停止后，用二氯甲烷萃取反應(yīng)液多次，得到有機(jī)相并合并有機(jī)相；然后用無(wú)水硫酸 鎂干燥后旋干有機(jī)相，得到粗產(chǎn)物；粗產(chǎn)物采用體積比為10:1的石油醚與乙酸乙酯為淋洗 液，經(jīng)硅膠層析柱分離得到晶體粉末，收集晶體粉末并在真空下50°C干燥24h后，得到所述 含噻吡嗪基的電子給體材料。
9. 一種有機(jī)太陽(yáng)能電池器件，其特征在于，其活化層的電子給體材料為如下結(jié)構(gòu)式的 含噻吡嗪基的電子給體材料 ：
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK104292240SQ201310305880
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】周明杰, 張振華, 王平, 鐘鐵濤 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, 深圳市海洋王照明工程有限公司