[發明專利]二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010140352.9
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN102206329A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 周明杰;黃杰;許二建
• 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二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物及其制備方法和應用。

背景技術

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。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產工藝復雜、成本高，使其應用受到限制。為了降低成本，拓展應用范圍，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為原料價格低廉、質量輕、柔性、生產工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優點而備受關注，如果能夠將其能量轉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上報道共軛聚合物與C₆₀之間的光誘導電子轉移現象后，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PCPDTBT與PCBM共混體系的能量轉化效率已經達到6.5％，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有：有機半導體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區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際的應用，開發新型的材料，大幅度提高其能量轉換效率仍是這一研究領域的首要任務。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物，該聚合物能隙低，增加了載流子遷移率，提高了該聚合物的結晶性能，改善了電荷的傳輸性質，有較強的化學和結構可修飾性。

本發明的另一目的在于提供一種簡單、產率高、易于操作和控制的二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物的制備方法。

本發明進一步的目的在于提供上述二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物在有機光電材料、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：

一種二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物，其分子結構通式為下述(I)：

式中，x+y＝1、0＜x≤0.5，1＜n≤200的任一正整數，R₁選自C₁～C₂₀的烷基，R₂、R₃、R₄、R₅選自-H、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、含烷基或/和烷氧基噻吩基團、含烷基芴基團、含烷基咔唑基團、含烷基苯環基團中的至少一種。

以及，一種二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物制備方法，包括如下步驟：

分別提供如下結構式表示的化合物A、B、C，

其中，R₁選自C₁～C₂₀的烷基，R₂、R₃、R₄、R₅選自-H、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀的烷氧基、含烷基或/和烷氧基噻吩基團、含烷基芴基團、含烷基咔唑基團、含烷基苯環基團中的至少一種；

將化合物A、B、C按摩爾比為m∶p∶q在有機溶劑中進行聚合反應，獲得如下結構通式為(I)表示的聚合物，其中，m＝p+q，且m＞p≥0，

結構通式為(I)中，x+y＝1、0＜x≤0.5，1＜n≤200的任一正整數。

本發明與現有技術相比具備以下優點：

1.二噻吩噻咯-喹喔啉類共軛聚合物分子中含有的二噻吩具有獨特的結構，它的結構單元中的兩個噻吩環在同一個平面上，該結構可以有效延長聚合物的共軛性能，降低聚合物的能隙，使得載流子在兩個主鏈之間轉移變得更加容易，增加了載流子遷移率；含有的二噻吩[3，2-b：2′，3′-d]噻咯單元是將環戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩的結構中的C原子轉換成Si原子，提高了該聚合物的結晶性能，改善了電荷的傳輸性質，減弱了雙分子復合，使得該聚合物的載流子遷移率相對只含有二噻吩聚合物的載流子遷移率高出一個數量級；