[發明專利]含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010218386.5
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN102311537A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 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;H01L51/46;H01L51/54;H01L51/30
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術領域】

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的聚合物及其制備方法和應用。

【背景技術】

傳統的高效率太陽能電池主要以無機半導體硅為原料，但是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。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。此外，有機太陽能電池還具有可大面積制造、可使用柔性襯底、環境友好、輕便易攜等優點。

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】

基于此，有必要提供一種含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的有機光伏化合物。

此外，還有必要提供一種含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的有機光伏化合物的制備方法并指出其在光電領域的應用。

一種含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的聚合物，具有如下結構：

其中，n為1～100的整數，m為6～20的整數；x、y為正實數，且x+y＝1；R₁、R₂為H、F、氰基、C₁～C₁₈的烷基、C₁～C₁₈的烷氧基；R₃為H、苯基、C₁～C₁₂的烷基、C₆～C₄₀的芳烷基、C₆～C₄₀芳基烷氧基。

一種含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的聚合物的制備方法，包括如下步驟：

S11、分別提供如下結構式表示的化合物A1、A2、A3：

其中，m為6～20的整數；

S12、在無氧環境中，有機溶劑、催化劑和堿溶液存在條件下，將化合物A1、A2、A3進行Suzuki偶合反應，得到如下結構式表示的含芴、蒽和二噻吩基噻吩并吡嗪單元的聚合物：

其中，n為1～100的整數，m為6～20的整數；x、y為正實數，且x+y＝1；R₁、R₂為H、F、氰基、C₁～C₁₈的烷基、C₁～C₁₈的烷氧基；R₃為H、苯基、C₁～C₁₂的烷基、C₆～C₄₀的芳烷基、C₆～C₄₀芳基烷氧基。

優選的，步驟S11中的化合物A1由如下步驟制得：

分別提供如下結構式的化合物D和E：

其中，m為1～20的整數；

無水無氧環境中，-70℃～-85℃條件下，將化合物D加入溶劑中，按正丁基鋰與化合物D摩爾比為2∶1～4∶1加入正丁基鋰后混勻；所述溶劑為選自四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷和乙酸乙酯中的一種或幾種；

按化合物D摩爾數的2～4倍加入化合物E，升溫至室溫反應12～48小時，得到如下結構式的化合物A1：

其中，m為6～20的整數。