[發明專利]一種含蒽噻吩類共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010109209.3
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN102146152A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 周明杰;黃杰;黃佳樂
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/30;H01L51/46;H01L51/54
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于有機化合物合成技術領域，具體的說是涉及一種含蒽噻吩類共聚物及其制備方法和應用。

背景技術

高效率太陽能電池通常是以無機半導體為原料，但目前市場上主要的硅晶太陽能電池由于生產過程工藝復雜，污染嚴重，耗能大，成本高，抑制了其商業化應用的發展。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域的研究熱點和難點。而有機半導體材料一方面由于有機材料的環境穩定性好、制備成本低、功能易于調制、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點而備受關注，成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勢還包括：可實現大面積制造、可使用柔性襯底、環境友好、輕便易攜等。

有機光伏材料具有如下優點：熱穩定性好，易加工，成本低，可通過分子設計實現特定的光電功能。蒽及其衍生物具有很好的穩定性和較好的成膜性；其紫外可見光譜呈現出較寬的手指峰吸收，有利于提高對太陽光的吸收覆蓋范圍；并且它具有適當的載流子傳輸特性，其晶體室溫下空穴遷移率可達3cm²/V·s，是一類優異的有機半導體材料。雖然蒽及其衍生物作為有機電致發光材料的報道已有很多，但作為有機光伏材料的研究卻鮮有報道，這就大大限制了它的應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種含蒽噻吩類共聚物，該共聚物具有恰當的能隙，較寬的光譜響應，較好的熱穩定性和環境穩定性。

本發明的另一目的在于提供一種含蒽噻吩類共聚物的制備方法。

本發明進一步的目的在于提供一種含蒽噻吩類共聚物在聚合物太陽能電池、有機電致發光、有機場效應晶體管、有機光存儲、有機非線性材料或/和有機激光領域中的應用。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供的一種含蒽噻吩類共聚物，其通式為下述(I)：

其中，n為1～1000之間的整數；R₁和R₂為相同或不相同的基團，該基團為氫原子、鹵素、氰基、C_1～40的烷基、芳基或雜芳基；Ar為含噻吩單元的結構。

上述的R₁、R₂所代表的烷基是直鏈或帶支鏈或環狀的烷基，所代表的芳基、雜芳基是任選取代或未取代的芳基或雜芳基；其中，所述的R₁、R₂所代表的烷基、芳基或雜芳基中一個或多個不相鄰的亞甲基、亞芳基或/和亞雜芳基彼此獨立地被-O-、-S-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-SCO-、-CH＝CH-或-C≡C-基團相連。

上述的含噻吩單元的結構優選下述的任意一種或幾種：

其中，R₃、R₄是相同或者不同單取代或多取代的官能團基團，該基團為氫原子、氰基、C_1～40烷基、C_1～40烷氧基、C_6～40芳基、C_6～40芳烷基或C_6～40芳基烷氧基；前述的烷基是直鏈、支鏈或環狀的烷基，烷氧基、芳基、芳烷基或/和芳基烷氧基是任選取代或未取代的烷氧基、芳基、芳烷基或/和芳基。

本發明提供的含蒽噻吩類共聚物的制備方法，包括如下工藝步驟：

在無氧的條件下，雜氧戊硼烷基蒽類化合物和溴代噻吩類化合物在弱堿條件下進行聚合反應得目標共聚產物。

上述的聚合反應的溫度為60℃～95℃，時間為24h～72h。

上述的弱堿條件下的堿為金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽或四乙基氫氧化銨，其投料量是雜氧戊硼烷基蒽類化合物摩爾比的5倍～10倍；堿最優選Na₂CO₃的水溶液。

上述的反應溶劑為甲苯、四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯或N，N-二甲基甲酰胺。

上述的雜氧戊硼烷基蒽類化合物化學通式如(A)：

上述的溴代噻吩類化合物化學通式如(B)：

Br—Ar—Br(B)。

在雜氧戊硼烷基蒽類化合物化學通式(A)中R₁和R₂為相同或不相同的基團，該基團為氫原子、鹵素、氰基、C_1～40的烷基、芳基或雜芳基。