[發(fā)明專(zhuān)利]含硅噻吩有機(jī)光電材料、其制造方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010121112.4
• 申請(qǐng)日: 2010-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102190680A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;黃杰;劉輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）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
• 主分類(lèi)號(hào): C07F7/10
• 分類(lèi)號(hào): C07F7/10;H01S5/36;H01L51/00
• 代理公司: 深圳中一專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 彭年才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含硅噻吩有機(jī)光電材料、其制造方法及其應(yīng)用。

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(lái)，全球性的能源問(wèn)題以及隨之而來(lái)的環(huán)境污染和氣候變暖等問(wèn)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(wú)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(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池，但它們的價(jià)格過(guò)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(lái)，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(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料來(lái)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(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池?zé)o法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如材料來(lái)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(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池還是要低很多。因此，開(kāi)發(fā)新型的有機(jī)光電材料對(duì)于提高有機(jī)太陽(yáng)能電池及其它半導(dǎo)體器件的效率具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，提供一種光譜響應(yīng)寬、穩(wěn)定性好的含硅噻吩有機(jī)光電材料，以及一種合成路線(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低的含硅噻吩有機(jī)光電材料制造方法。

本發(fā)明實(shí)施例還提供上述含硅噻吩有機(jī)光電材料在制造太陽(yáng)能電池器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)光存儲(chǔ)器件、有機(jī)非線(xiàn)性材料或有機(jī)激光器件中的應(yīng)用。

一種含硅噻吩有機(jī)光電材料，其包含以下結(jié)構(gòu)式(1)表示的化合物：

式中：R₁、R₂、R₃、R₄是相同或不同的表示為H或C₁-C₂₀的烷基；m、n是相同或不同的表示為0-10之間的整數(shù)。

一種含硅噻吩有機(jī)光電材料制造方法，其包括如下步驟：

分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A、B、C以及丙二腈，

式中：R₁、R₂、R₃、R₄是相同或不同的表示為H或C₁-C₂₀的烷基；m、n是相同或不同的表示為0-10之間的整數(shù)，An為C₁-C₄的烷基；

在催化劑和溶劑的條件下，將化合物A和B分別與丙二腈進(jìn)行縮合反應(yīng)或者將化合物A和B與化合物C進(jìn)行Stille耦合反應(yīng)；

在催化劑和溶劑的條件下，將縮合反應(yīng)的產(chǎn)物與化合物C進(jìn)行Stille耦合反應(yīng)或者將Stille耦合反應(yīng)的產(chǎn)物與丙二腈進(jìn)行縮合反應(yīng)，獲得如下結(jié)構(gòu)式(1)表示的化合物：

以及，上述含硅噻吩有機(jī)光電材料在制造太陽(yáng)能電池器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)光存儲(chǔ)器件、有機(jī)非線(xiàn)性材料或有機(jī)激光器件中的應(yīng)用。

在上述含硅噻吩有機(jī)光電材料中，其具有多個(gè)噻吩環(huán)結(jié)構(gòu)，由于噻吩環(huán)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。而且，由于上述含硅噻吩有機(jī)光電材料中具有兩對(duì)氰基，氰基為吸電子基團(tuán)，可進(jìn)一步加寬材料的光譜響應(yīng)范圍，并且還可提高材料的光電性能。更進(jìn)一步，材料中的含硅噻吩單元不僅具有上述類(lèi)似作用，而且兩個(gè)噻吩環(huán)在同一個(gè)平面上，這種結(jié)構(gòu)可以有效增加分子的共軛性能，降低材料的能隙，擴(kuò)大對(duì)太陽(yáng)光的吸收范圍。在上述含硅噻吩有機(jī)光電材料制造方法中，采用較簡(jiǎn)單的合成路線(xiàn)，從而降低制造成本。上述含硅噻吩有機(jī)光電材料應(yīng)用于太陽(yáng)能電池器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)光存儲(chǔ)器件、有機(jī)非線(xiàn)性材料或有機(jī)激光器件中時(shí)，可提高其光電或半導(dǎo)體相關(guān)性能，并能減輕器件的質(zhì)量，且便于大批量的制備。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的含硅噻吩有機(jī)光電材料制造方法流程圖；

圖2是采用本發(fā)明實(shí)施例的含硅噻吩有機(jī)光電材料的太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)示意圖。