[發明專利]含苯并三唑基的有機半導體材料、其制備方法和有機太陽能電池

有效

• 申請號: 201110182384.X
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102850525A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 周明杰;王平;張振華;黃輝
• 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
• 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

本發明屬于光電材料領域，具體的說是涉及一種含苯并三唑基的有機半導體材料。本發明還涉及該含苯并三唑基的有機半導體材料的制備方法和應用該含苯并三唑基的有機半導體材料的有機太陽能電池。

背景技術

太陽能是未來人類最理想的替代能源，將太陽能轉換為電能的太陽能電池也是研究的熱點；近年來興起的共軛聚合物薄膜太陽能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡單、可制備成柔性器件等突出優點。此外，有機材料種類繁多、可設計性強，有希望通過材料的設計和優化來提高太陽能電池的性能。

聚咔唑衍生物是一種可用于聚合物發光二極管(PLED)和聚合物太陽能電池的經典材料。從吸收光譜上來看，它們最大吸收波長在500nm，與太陽光譜相對照可以看出該材料對太陽光的吸收明顯不足，太陽光利用率低；因此，設計合成窄帶隙聚咔唑成為重要的研究方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以提高太陽光利用率的含苯并三唑基的有機半導體材料。

一種具有下述結構通式的含苯并三唑基的有機半導體材料：

上述式中，R₁為C₁～C₂₀的烷基，R₂為C₁～C₂₀的烷基；n為大于等于10小于等于50的整數。

本發明的另一目的在于提供上述含苯并三唑基的有機半導體材料的制備方法，其制備工藝如下：

S1、分別提供下述結構式的化合物A和化合物B：

其中，R₁為C₁～C₂₀的烷基，R₂為C₁～C₂₀的烷基；

S2、無氧環境中，將所述化合物A和B以1∶1的摩爾比加入到含催化劑的有機溶劑中，于90～120℃下進行Heck耦合反應24～72h，得到如下結構通式為表示的含苯并三唑基的有機半導體材料：

上述式中，n為大于等于10小于等于50的整數。

所述制備方法還包括對步驟S2制得的含苯并三唑基的有機半導體材料的提純步驟：

S3、步驟S2反應結束后，向步驟S2中滴加甲醇，沉析所述含苯并三唑基的有機半導體材料；其次通過索氏提取器過濾，并將濾物依次用甲醇和正己烷抽提24h；接著以氯仿為溶劑進行抽提處理，獲得純化的所述含苯并三唑基的有機半導體材料。

上述制備方法的步驟S1中，所述化合物B是采用如下步驟制得：

將結構通式為的化合物C溶解在三氯甲烷和冰醋酸的混合液中；接著加入N-溴代丁二酰亞胺，并在室溫下反應12h后，制得所述化合物B。

對于上述化合物B的制備步驟中，還包括對所述化合物B的純化步驟：

將含所述化合物B的反應混合液用二氯甲烷萃取再用水洗；接著用無水硫酸鎂干燥后旋蒸去除溶劑，獲得純化的所述化合物B。

上述制備方法的步驟S2中，所述催化劑的摩爾量為所述化合物A的摩爾用量的0.5％～10％；所述催化劑為四三苯基膦鈀、雙三苯基磷二氯化鈀或者醋酸鈀與三(鄰甲基)苯基膦的混合物；所述醋酸鈀與三(鄰甲基)苯基膦的混合物中，所述醋酸鈀的摩爾量為所述化合物A的0.5％～10％，所述三(鄰甲基)苯基膦的摩爾量為所述醋酸鈀的摩爾量的4～10倍。

上述制備方法的步驟S2中，所述有機溶劑為甲苯、氯苯、四氫呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。

本發明的又一發明目的在于提供一種有機太陽能電池，包括依次層疊的玻璃基層、透明陽極、中間輔助層、活性層以及陰極，所述中間輔助層采用聚3，4-亞乙二氧基噻吩與聚苯乙烯-磺酸復合材料，所述活性層包括電子給體材料和電子受體材料，且所述電子受體材料采用[6，6]苯基-C₆₁-丁酸甲酯；其中，所述電子給體材料選用如權利要求1所述的含苯并三唑基的有機半導體材料。

本發明提供的含苯并三唑基的有機半導體材料，1，2，3-苯并三唑是一個重要的電子受體單元，其具有兩個強吸電子的亞胺基，是有強吸電子性能的雜環化合物，同時，1，2，3-苯并三唑上的N-H鍵能夠容易用其它烷基柔性鏈等官能基團修飾來調節溶解性和光電性能；該含苯并三唑基的有機半導體材料將二噻吩苯并三氮唑(DTBTz)與咔唑雙烯通過Heck偶聯聚合，拓寬了聚咔唑的吸收譜帶，提高了其對太陽光的利用率，獲得了更好的光伏性能。

附圖說明