[發(fā)明專利]含聯(lián)噻唑單元的聚合物及其制備方法和太陽(yáng)能電池器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110415121.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103159930A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;王平;張振華;張娟娟
• 申請(qǐng)（專利權(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
• 主分類號(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，尤其涉及一種含聯(lián)噻唑單元的聚合物及其制備方法和使用該含聯(lián)噻唑單元的聚合物的太陽(yáng)能電池器件。

【背景技術(shù)】

能源問(wèn)題是世界各國(guó)十分關(guān)注的重大問(wèn)題。太陽(yáng)能是未來(lái)人類最理想的替代能源，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的太陽(yáng)能電池也是研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)興起的共軛聚合物薄膜太陽(yáng)能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡(jiǎn)單、可制備成柔性器件等突出優(yōu)點(diǎn)。此外，有機(jī)材料種類繁多、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，有希望通過(guò)材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)提高太陽(yáng)能電池的性能。

含有聯(lián)噻唑單元的聚合物中，由于噻唑是典型的缺電子單元，包含一個(gè)吸電子的亞胺基團(tuán)，因此含有聯(lián)噻唑單元的聚合物具有較高的空穴遷移率，顯示出了優(yōu)良的光伏性能。然而，現(xiàn)有的含有聯(lián)噻唑單元的聚合物的能帶隙(HOMO能級(jí)與LUMO能級(jí)之間的能級(jí)差)較寬，降低了對(duì)太陽(yáng)能光譜中光子的吸收率，從而使得使用含有聯(lián)噻唑單元的聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種能量轉(zhuǎn)化效率較高的含聯(lián)噻唑單元的聚合物。

此外，還有必要提供一種含聯(lián)噻唑單元的聚合物的制備方法。

此外，還有必要提供一種使用該含聯(lián)噻唑單元的聚合物的太陽(yáng)能電池器件。

一種含聯(lián)噻唑單元的聚合物，具有如下結(jié)構(gòu)式：

一種含聯(lián)噻唑單元的聚合物的制備方法，包括如下步驟：

提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A和化合物B，

A為：B為：

在無(wú)氧環(huán)境中，將摩爾比為1∶1～1.2的化合物A和化合物B添加到含有催化劑的有機(jī)溶劑中進(jìn)行Heck耦合反應(yīng)，所述催化劑為有機(jī)鈀或?yàn)橛袡C(jī)鈀與有機(jī)膦配體混合物，得到如下結(jié)構(gòu)式表示的含聯(lián)噻唑單元的聚合物P：

其中，R₁為C₁～C₂₀的烷基，R₂為C₁～C₂₀的烷基，n為10～50的整數(shù)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述有機(jī)溶劑選自甲苯、N，N-二甲基甲酰胺及四氫呋喃中的至少一種。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述有機(jī)鈀為雙三苯基膦二氯化鈀、四三苯基膦鈀或醋酸鈀。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述有機(jī)膦配體為三叔丁基膦、2-雙環(huán)己基磷-2’，6’-二甲氧基聯(lián)苯或三鄰甲苯基膦。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述有機(jī)鈀與所述化合物A的摩爾比為1∶20～1∶100。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述有機(jī)鈀與所述有機(jī)膦配體摩爾比為1∶4～8。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述Heck耦合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為70℃～130℃，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)～96小時(shí)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述Heck耦合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為90℃～120℃。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括將含聯(lián)噻唑單元的聚合物P進(jìn)行分離純化的步驟，所述分離純化步驟如下：向所述化合物A和化合物B進(jìn)行Heck耦合反應(yīng)后的溶液中加入甲醇沉析并過(guò)濾，將過(guò)濾得到的固體依次用甲醇和正己烷進(jìn)行抽提，將經(jīng)過(guò)抽提后的固體用氯仿抽提，收集氯仿溶液后蒸發(fā)溶劑得到純化后的含聯(lián)噻唑單元的聚合物P。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述抽提采用索氏提取器進(jìn)行。

一種太陽(yáng)能電池器件，包括活性層，所述活性層的材質(zhì)為具有如下結(jié)構(gòu)式的含聯(lián)噻唑單元的聚合物P：

其中，R₁為C₁～C₂₀的烷基，R₂為C₁～C₂₀的烷基，n為10～50的整數(shù)。

上述含聯(lián)噻唑單元的聚合物，由于在結(jié)構(gòu)中引入了對(duì)苯撐乙烯撐單元，對(duì)苯撐乙烯撐具有良好的發(fā)光特性和光伏特性，對(duì)苯撐乙烯撐單元和聯(lián)噻唑單元之間形成給-受體結(jié)構(gòu)，使得聚合物的帶隙變窄，使吸收光譜紅移從而更好地與太陽(yáng)光譜匹配，噻唑上連接烷基鏈可以增加共聚物的溶解性能，該制備方法簡(jiǎn)單易大規(guī)模生產(chǎn)，將上述含聯(lián)噻唑單元的聚合物應(yīng)用于太陽(yáng)能電池能大幅度提高能量轉(zhuǎn)換效率。

【附圖說(shuō)明】

圖1為一實(shí)施方式的含聯(lián)噻唑單元的聚合物的制備方法的流程圖；

圖2為實(shí)施例1中的含聯(lián)噻唑單元的聚合物的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖。

圖3為一實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例含聯(lián)噻唑單元的聚合物及其制備方法和使用該含聯(lián)噻唑單元的聚合物的太陽(yáng)能電池器件進(jìn)一步闡明。