[發明專利]含聯噻唑單元的聚合物及其制備方法和太陽能電池器件

有效

• 申請號: 201110415389.2
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN103159933A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 周明杰;王平;張振華;陳吉星
• 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】

本發明涉及光電領域，尤其涉及一種含聯噻唑單元的聚合物及其制備方法和使用該含聯噻唑單元的聚合物的太陽能電池器件。

【背景技術】

能源問題是世界各國十分關注的重大問題。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。

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

【發明內容】

基于此，有必要提供一種能量轉化效率較高的含聯噻唑單元的聚合物。

此外，還有必要提供一種含聯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噻唑單元的聚合物的太陽能電池器件。

一種含聯噻唑單元的聚合物，具有如下結構式：

一種含聯噻唑單元的聚合物的制備方法，包括如下步驟：

提供如下結構式表示的化合物A和化合物B，

A為：B為：

在無氧環境中，將摩爾比為1∶1～1.2的化合物A和化合物B添加入含有催化劑的有機溶劑中進行Heck耦合反應，所述催化劑為有機鈀或有機鈀與有機膦配體混合物，得到如下結構式表示的含聯噻唑單元的聚合物P：

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

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

在優選的實施例中，所述有機鈀為雙三苯基膦二氯化鈀、四三苯基膦鈀或醋酸鈀，所述有機膦配體為三叔丁基膦、2-雙環己基磷-2’，6’-二甲氧基聯苯或三鄰甲苯基膦。

在優選的實施例中，所述有機鈀與所述化合物A的摩爾比為1∶20～1∶100。

在優選的實施例中，所述有機鈀與所述有機膦配體摩爾比為1∶4～8。

在優選的實施例中，所述Heck耦合反應的反應溫度為70℃～130℃，反應時間為24小時～96小時。

在優選的實施例中，所述Heck耦合反應的反應溫度為90℃～120℃。

在優選的實施例中，還包括將含聯噻唑單元的聚合物P進行分離純化的步驟，所述分離純化步驟如下：向所述化合物A和化合物B進行Heck耦合反應后的溶液中加入甲醇沉析并過濾，將過濾得到的固體依次用甲醇和正己烷進行抽提，將經過抽提后的固體用氯仿抽提，收集氯仿溶液后蒸發溶劑得到純化后的含聯噻唑單元的聚合物P。

在優選的實施例中，所述抽提采用索氏提取器進行。

一種太陽能電池器件，包括活性層，所述活性層的材質為具有如下結構式的含聯噻唑單元的聚合物P：

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

上述含聯噻唑單元的聚合物，由于在結構中引入了咔唑，咔唑是一個優良的空穴傳輸單元，在聚合物中引入咔唑可以使聚合物得空穴遷移率提高。咔唑單元和聯噻唑單元之間形成給-受體結構，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光譜匹配，噻唑上連接烷基鏈可以增加共聚物的溶解性能。

【附圖說明】

圖1為一實施方式的含聯噻唑單元的聚合物的制備方法的流程圖；

圖2為實施例1的含聯噻唑單元的聚合物的紫外可見吸收光譜圖；

圖3為一實施方式的太陽能電池器件的結構示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖和具體實施例含聯噻唑單元的聚合物及其制備方法和使用該含聯噻唑單元的聚合物的太陽能電池器件進一步闡明。

一實施方式的含聯噻唑單元的聚合物，具有如下結構式：