[發明專利]吡咯并吡咯烷酮基共聚物、其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210346543.X
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN103665337A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 周明杰;王平;張振華;鐘鐵濤
• 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;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

本發明涉及有機太陽能電池材料領域，尤其涉及一種吡咯并吡咯烷酮基共聚物、其制備方法和應用。

背景技術

利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。目前用于地面的硅晶電池由于生產工藝復雜、成本高，使其應用受到限制。為了降低電池成本，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。有機半導體材料以其原料易得、廉價、制備工藝簡單、環境穩定性好、有良好的光伏效應等優點備受關注。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，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展，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：有機半導體材料的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，有機半導體相對較低的載流子遷移率以及較低的載流子的電極收集效率等。為了使聚合物太陽能電池得到實際的應用，開發新型的材料，進而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。

吡咯并吡咯二酮(DPP)具有吸收強、光化學穩定性等優點，非常有潛力應用于有機太陽能電池中。DPP可以通過N原子上進行烷基鏈的修飾，當增加連接到DPP的3,6位的噻吩的長度時，吸收范圍變寬，同時帶隙也變小，這些性質對于太陽能電池轉化效率的提高是有力的。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種可以提高有機太陽能電池能量轉化效率的吡咯并吡咯烷酮基共聚物。

本發明的技術方案如下：

一種具有下述結構式的吡咯并吡咯烷酮基共聚物：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為10-100的整數。

該聚合物中，，R₁，R₂可以相同，也可以不相同。

本發明還提供上述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

分別提供如下結構式表示的化合物A和B，

在無氧環境下，將化合物A和B按照摩爾比為1:1～1.2的比例添加入含有催化劑和堿溶液的有機溶劑中，充分溶解后于70～130°C下進行Suzuki耦合反應12～96小時，降溫后停止聚合反應，得到如下結構式表示的所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物：

上述各式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為10-100的整數。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其中，所述催化劑為雙三苯基膦二氯化鈀或四三苯基膦鈀；或者

所述催化劑為有機鈀與有機膦配體的混合物，且所述有機鈀與有機膦配體的摩爾比為1:4～8；所述有機鈀為醋酸鈀或三二氬芐基丙酮二鈀；所述有機膦配體為三鄰甲苯基膦或2-雙環己基膦-2’,6’-二甲氧基聯苯；有機鈀與有機膦配體組成的混合物可以是醋酸鈀與三鄰甲苯基膦混合物或者三二氬芐基丙酮二鈀與2-雙環己基膦-2’,6’-二甲氧基聯苯混合物。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其中，所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:20~1:100。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其中，所述有機溶劑為甲苯、N,N-二甲基甲酰胺及四氫呋喃中的至少一種。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其中，無氧環境中氣體包括氮氣及惰性氣體中的至少一種，優選氮氣。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其中，所述堿溶液為碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液及碳酸氫鈉溶液中的至少一種。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法，其中，Suzuki耦合反應是在90～120°C下反應24～72小時。

所述吡咯并吡咯烷酮基共聚物的制備方法中，制得的吡咯并吡咯烷酮基共聚物為混合物，還需要對其進行提純處理，如：

Suzuki耦合反應停止后，向反應后得到的混合液中滴加甲醇中進行沉降，隨后通過索氏提取器過濾之后依次用甲醇和正己烷抽提24h，然后以氯仿為溶劑抽提至無色，收集氯仿溶液并旋干得到純化的吡咯并吡咯烷酮基共聚物。