[發明專利]含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210395048.8
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103772651A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;黃佳樂;李滿園;黎乃元
• 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

本發明涉及光電子材料領域，特別是涉及一種含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料及其制備方法和應用。

背景技術

高效率太陽能電池通常是以無機半導體為原料，但目前市場上主要的硅晶太陽能電池由于生產過程工藝復雜，污染嚴重，耗能大，成本高，抑制了其商業化應用的發展。因此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。有機半導體材料一方面由于有機材料的環境穩定性好、合成成本低、功能易于調制、柔韌性及成膜性都較好；另一方面由于有機太陽能電池加工過程相對簡單，可低溫操作，器件制作成本也較低等優點而備受關注，成為最為廉價和有吸引力的太陽能電池材料。除此之外，有機太陽能電池的潛在優勢還包括：可實現大面積制造、可使用柔性襯底、環境友好、輕便易攜等。

目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用聚苯并二噻吩(PTB7)與富勒烯衍生物PC₇₁BM共混體系的能量轉化效率已經達到7.4％，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高太陽能電池器件的能量轉換效率的含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料及其制備方法和應用。

一種含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料，具有以下結構式：

其中，n為10~100之間的整數；R₁為C₄~C₄₀的直鏈或支鏈的烷基；R₂為C₄~C₄₀的直鏈或支鏈的烷基。

一種含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料的制備方法，包括如下步驟：

提供化合物A和化合物B，化合物A的結構式為：

其中，R₁為H或C₄~C₄₀的烷基；

化合物B的結構式為：

其中，R₂為H或C₄~C₄₀的烷基，R₁和R₂不同時為H；及

在無氧狀態下，將化合物A、化合物B及催化劑按照1:1:0.005~0.05的摩爾比溶解于Na₂CO₃水溶液，其中所述Na₂CO₃水溶液中Na₂CO₃的加入摩爾量為化合物A的5~10倍，加入甲苯做為溶劑，在60°C~100°C下回流反應24~72小時，分離純化后得到含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料，所述含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料的分子通式為：

其中，n為10~100之間的整數。

在優選的實施例中，所述分離純化的步驟為：

往反應體系中加入甲苯或氯仿，及去離子水進行萃取，取有機相，用減壓蒸餾的方法將所述有機相蒸發至5毫升至15毫升，再將所述有機相滴入到無水甲醇中不斷攪拌，逐漸有固體沉淀析出，經過抽濾、烘干后得到固體粉末，再將所述固體粉末用氯仿溶解，用中性氧化鋁過層析柱以除去催化劑，最后經旋干，得到提純后的含亞烷基芴與咔唑的有機聚合物半導體材料。

在優選的實施例中，所述化合物A采用如下方法制備：

提供化合物C，化合物C的結構式為：

在無水無氧反應條件下，往化合物C中注入四氫呋喃溶劑，在-70°C~-85°C下慢慢注入正丁基鋰，攪拌反應0.5~4小時，其中化合物C與正丁基鋰的摩爾比為1:2~4，然后在-70°C~-85°C下用慢慢注入2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二雜氧戊硼烷，升溫到室溫后反應10~48小時，分離純化得到所述化合物A，其中，正丁基鋰與2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二雜氧戊硼烷的摩爾比為1:1~2。

在優選的實施例中，所述分離純化的步驟為：

反應結束后，加入飽和NaCl溶液洗滌，使用氯仿或甲苯溶劑萃取，再使用無水Na₂SO₄或無水MgSO₄干燥，抽濾后收集濾液，旋蒸掉溶劑后得到粗產物，將所述粗產物使用二氯甲烷為淋洗液進行硅膠層析柱分離，得到提純后的化合物A。

在優選的實施例中，所述化合物C采用如下方法制備：