[發明專利]含萘四羧酸二酰亞胺-環戊二烯并菲的共聚物及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210305677.7
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN103626971A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K11/06;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

本發明涉及有機半導體材料，尤其涉及一種含萘四羧酸二酰亞胺-環戊二烯并菲的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、高效能的有機半導體器件，如，有機太陽能電池、有機電致發光器件、有機場效應晶體管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。有機半導體器件因為原料價格低廉、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（N.S?Sariciftci,L.Smilowitz,A.J.Heeger,et?al.Science,1992,258,1474）上報道共軛聚合物與C₆₀之間的光誘導電子轉移現象后，人們在有機半導體器件方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展。目前，有機太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與PC₇₁BM共混體系的能量轉化效率已經達到7.4％（Y.Liang?et?al.,Adv.Mater.;DOI:10.1002/adma.200903528），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。為了使有機半導體器件得到實際的應用，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。

萘酰亞胺衍生物是材料和超分子化學的重要化合物，萘酰亞胺衍生物具有獨特的結構特點和多樣化的性能，具有n型半導體特性，在很多領域都顯現出廣闊的應用前景。

但是，由于萘酰亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大π鍵的相互作用很強，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，成膜加工性能較差，導致制備的器件很容易發生相分離問題，影響激子擴散的效率，從而導致能量的損失。另外，由于萘酰亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見區，吸收范圍還不夠寬，與太陽光的發射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽光，也會降低有機半導體器件的光電轉換效率。

發明內容

基于上述問題，本發明所要解決的問題在于提供一種可以提高有機半導體器件的光電轉換效率的含萘四羧酸二酰亞胺-環戊二烯并菲的共聚物。

本發明的技術方案如下：

一種含萘四羧酸二酰亞胺-環戊二烯并菲的共聚物，具有如下結構通式：

式中：n為5-71之間的整數；R₁、R₂為相同或不同地為氫、苯基、C₁~C₂₀的烷基、C₁~C₂₀烷氧基苯；R₃為C₁~C₂₀的烷基。

所述共聚物，其中，優選n為11~62之間的整數。

本發明提供上述含萘四羧酸二酰亞胺-環戊二烯并菲的共聚物的制備方法，包括如下步驟：

惰性氛圍下，將結構式為的化合物A與結構式為的化合物B按照摩爾比1:1~1:1.2的比例加入催化劑和堿溶液存在的溶劑中、于50~120℃下進行Suzuki耦合反應24~72小時，停止反應，制得結構式為的含萘四羧酸二酰亞胺-環戊二烯并菲的共聚物；

上述式中，n為5-71之間的整數；R₁、R₂為相同或不同地為氫、苯基、C₁~C₂₀的烷基、C₁~C₂₀烷氧基苯；R₃為C₁~C₂₀的烷基。

所述制備方法，其中，優選n為11~62之間的整數。

所述制備方法，其中，Suzuki耦合反應結束后，還包括對所述共聚物進行純化處理過程：

將Suzuki耦合反應得到的反應液中加入甲醇中進行沉降、抽濾、洗滌、干燥，得到干燥物；