[發明專利]含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物、其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210305751.5
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN103626973A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;黎乃元;黃佳樂;李滿園
• 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;C07F7/10;H01L51/46;H01L51/54
• 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，尤其涉及一種含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物及其制備方法和應用。

背景技術

制備成本低、效能高的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。目前已商業化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。共聚物太陽能電池因為原料價格低廉、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具有優越的市場前景。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE（N.S?Sariciftci,L.Smilowitz,A.J.Heeger,et?al.Science,1992,258,1474）上報道共軛共聚物與C₆₀之間的光誘導電子轉移現象后，人們在共聚物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展。目前共聚物太陽能電池的能量轉換效率仍然比硅太陽能電池低，原因之一是由于共聚物的載流子遷移率比無機單晶材料的遷移率低了好幾個數量級。目前所使用的共軛共聚物光電池材料的吸收光譜與太陽光譜不能很好地匹配，是導致能量轉移效率低的另一重要原因。為進一步提高共聚物太陽能電池的性能，一方面可采用具有較寬吸收光譜的極窄帶隙共聚物做給體和受體，提高對太陽能的吸收利用，另一方面可采用退火、加入表面活性劑等材料對器件進行優化。

苯并噻二唑單元具有優異的還原可逆性，與鎂、鋁等金屬陰極的功函值非常接近；屬于缺電子型芳香環化合物，具有強吸電子能力，是一種優良的受體單元具有較好的電子傳輸性質，同時還可以調節材料的能隙。

菲由三個六元環并成，所有原子在同一個平面上，具有良好電子空穴傳輸能力，而且分子的剛性有利于提高材料的熱穩定性能，而且菲的9，10位容易修飾，可以利用簡便的方法引入供電子基團和受電子基團，調節其供/吸電子性能。因此它在有機發光二極管、有機太陽能電池、場效應晶體管等光電材料中有著廣泛的應用。

噻吩是五元環結構，具有適中的能帶隙，較寬的光譜響應，較好的熱穩定性和成膜性能。因此，噻吩類有機光電材料是一類很有前途的材料，在有機太陽能電池等領域的應用已得到廣泛研究。。

然而，同時含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物目前仍沒有文獻和專利報道，這就大限制了它的應用范圍。

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含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物

本發明的技術方案如下：

一種含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物，該共聚物具有如下結構通式：

式中：R₁、R₂、R₃、R₄分別為相同或不相同的C₁~C₂₀的烷基；n為1-100之間的整數。

本發明還提供上述含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物的制備方法，包括如下步驟：

惰性氛圍下，將摩爾比為1:2的結構式為的化合物A和結構式為的化合物B在第一催化劑和堿溶液存在的第一溶劑中，于100~150℃下進行關環反應2~6小時，制得結構式為的化合物C；

惰性氛圍下，將結構式為的化合物D溶于四氫呋喃溶劑中，并置于-78℃條件下再加入正丁基鋰，攪拌反應1~2小時；隨后加入三丁基氯化錫，繼續反應1小時后升至室溫反應6小時；得到結構式為的化合物E；其中，所述化合物D與正丁基鋰的摩爾量為1:2，三丁基氯化錫與正丁基鋰的摩爾量相同；

惰性氛圍下，將化合物C與化合物E按照摩爾比1:1.5~1.5:1的比例加入第二催化劑存在的第二溶劑中、于50~120℃下進行Stille耦合反應12~100小時，制得結構式為的含噻咯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物；

上述式中：R₁、R₂、R₃、R₄分別為相同或不相同的C₁~C₂₀的烷基；n為1-100之間的整數，優選n為40-80之間的整數；

上述工藝制備中，惰性氛圍，包括氮氣氛圍、氬氣氛圍或氮氣和氬氣組成的混合氛圍等。

所述制備方法，其中，所述化合物A是采用如下步驟制得：

將結構式為的化合物I加入二氯亞砜中，攪拌并往二氯亞砜中滴加吡啶，于85℃下回流反應，制得結構式為的化合物F；