[發明專利]含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010184106.3
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN102260369A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 周明杰;黃杰;管榕
• 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;H01L51/00;H01S5/36
• 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環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚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，提供一種含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物，該共聚物溶解性好、吸光度強、吸收范圍寬，可延伸至近紅外區，具有優良的電荷傳輸性能，提高了其對太陽光的利用率。

本發明的另一目的在于提供一種含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法。

本發明進一步的目的在于提供上述含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物在有機光電材料、聚合物太陽能電池、有機電致發光器件、有機場效應晶體管、有機光存儲器件、有機非線性材料或/和有機激光器件中的應用。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物，其通式為下述(I)：

式中，n為1～100之間的整數；R₁、R₂、R₃選自氫、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀烷氧基苯或苯基；R₄選自C₁～C₂₀的烷基。

以及，一種含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，包括如下步驟：

分別提供如下結構式表示的化合物A、B，

其中，R₁、R₂、R₃選自氫、C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀烷氧基苯或苯基；R₄選自C₁～C₂₀烷基；

在無氧環境中和催化劑、有機溶劑存在的條件下，將化合物A、B進行Stille偶合反應，得到如下結構通式為(I)表示的含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物，

式中，n為1～100之間的整數。

進一步的，本發明提供上述的含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物在有機光電材料、聚合物太陽能電池、有機電致發光器件、有機場效應晶體管、有機光存儲器件、有機非線性材料或/和有機激光器件中的應用。

本發明與現有技術相比具備以下優點：

1.易在含環戊二烯二噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物的“bay”位置引入取代基，并通過苝四羧酸二酰亞胺單體與其他單體共聚而成，從而顯著改善了本發明共聚物溶解性；

2.本發明共聚物分子中含有的環戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩中的兩個噻吩環在同一個平面上，由于該結構的存在，有效延長了本發明共聚物的共軛性能，降低該共聚物的帶寬，而且使得載流子在該共聚物分子中兩個主鏈之間轉移變得更加容易，從而增加了載流子遷移率，同時，在環戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩可以引入兩個長的烷基鏈，從而增加了該共聚物的溶解度，改善其加工性能；