[發(fā)明專利]含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210450257.8
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN103804641A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;管榕;黃佳樂;李滿園;黎乃元
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)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(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 生啟;何平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子材料領(lǐng)域，特別是涉及一種含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高效率太陽能電池通常是以無機半導(dǎo)體為原料，但目前市場上主要的硅晶太陽能電池由于生產(chǎn)過程工藝復(fù)雜，污染嚴(yán)重，耗能大，成本高，抑制了其商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)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(lǐng)域的研究熱點和難點。有機半導(dǎo)體材料一方面由于有機材料的環(huán)境穩(wěn)定性好、合成成本低、功能易于調(diào)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(yōu)點而備受關(guān)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(yōu)勢還包括：可實現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)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(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到7.4％，但是仍比無機太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多。

發(fā)明內(nèi)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(zhuǎn)換效率的含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。

一種含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料，具有以下結(jié)構(gòu)式：

其中，n為10~100的整數(shù)；R₁為C₄~C₄₀的烷基；R₂為C₄~C₄₀的烷基。

一種含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)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(jié)構(gòu)式為：

其中，R₁為C₄~C₄₀的烷基；

化合物B的結(jié)構(gòu)式為：

其中，R₂為C₄~C₄₀的烷基；

在無氧狀態(tài)下，將化合物A、化合物B及催化劑按照1:1:0.005~0.05的摩爾比加入Na₂CO₃水溶液中，其中所述Na₂CO₃水溶液中Na₂CO₃的摩爾量為化合物A的5~10倍，加入甲苯做為溶劑，在60°C~100°C下回流反應(yīng)24~72小時，分離純化后得到含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料，所述含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料的分子通式為：

其中，n為10~100的整數(shù)。

在優(yōu)選的實施例中，所述分離純化的步驟為：

往反應(yīng)體系中加入甲苯及去離子水進行萃取，取有機相，用減壓蒸餾的方法除去所述有機相的至少部分溶劑，再將所述有機相滴入到無水甲醇中沉析，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，最后除去氯仿，得到提純后的含亞烷基芴和環(huán)戊二烯并二噻吩的有機聚合物半導(dǎo)體材料。

在優(yōu)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(jié)構(gòu)式為：

在無水無氧反應(yīng)條件下，往化合物C中注入四氫呋喃溶劑，在-70°C~-85°C下緩慢加入正丁基鋰，攪拌反應(yīng)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(yīng)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(yōu)選的實施例中，所述分離純化得到所述化合物A的步驟為：

反應(yīng)結(jié)束后，加入飽和NaCl溶液，使用氯仿萃取，再使用無水Na₂SO₄或無水MgSO₄干燥有機相，抽濾后收集濾液，除去溶劑后得到粗產(chǎn)物，將所述粗產(chǎn)物以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(yōu)選的實施例中，所述化合物C采用如下方法制備：

提供化合物D，化合物D的結(jié)構(gòu)式為：