[發(fā)明專利]含聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210454105.5
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN103804657A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;管榕;黎乃元;黃佳樂;李滿園
• 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;C07D513/04;H01L51/54;H01L51/56;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;黃曉慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種含聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物、及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

制備成本低、效能高的太陽能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點和難點。目前已商業(yè)化的硅太陽能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，使其應(yīng)用受到限制。為了降低成本，拓展應(yīng)用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽能電池因為原料價格低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點而具有優(yōu)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)上報道共軛聚合物與C₆₀之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)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(fā)展。目前聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率仍然比硅太陽能電池低，原因之一是由于聚合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(shù)量級。目前所使用的共軛聚合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(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移效率低的另一重要原因。為進一步提高聚合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聚合物做給體和受體，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(yōu)化。

苯并噻二唑單元具有優(yōu)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(huán)化合物，具有強吸電子能力，是一種優(yōu)良的受體單元具有較好的電子傳輸性質(zhì)，同時還可以調(diào)節(jié)材料的能隙。

菲由三個六元環(huán)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(wěn)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(diào)節(jié)其供/吸電子性能。因此它在有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、場效應(yīng)晶體管等光電材料中有著廣泛的應(yīng)用。

硒原子的半徑比硫原子的大，更加能增強聚合物聚合物鏈之間的分子重疊，促進電荷的跳動過程。由于硒吩具有低的帶隙和2，3，4，5容易修飾取代，容易成膜和加工。聯(lián)二硒吩具有兩個五元環(huán)結(jié)構(gòu)，具有窄的帶隙和強的共軛性質(zhì)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用與有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、場效應(yīng)晶體管等光電材料中。

然而，同時含有聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的聚合物目前仍沒有文獻和專利報道，這就大大限制了它在太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提供了一種含聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物。

一種含聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物，所述共聚物具有式(I)的結(jié)構(gòu)，

其中：R₁，R₂相同或不同，選自C₁～C₂₀的烷基；R₃，R₄相同或不同，選自H或C₁～C₂₀的烷基；n為1-100的整數(shù)。

在其中一些實施例中，所述R₁、R₂、R₃、R₄選自C₁～C₁₀的烷基；n為28～75的整數(shù)。

本發(fā)明還提供了上述含聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法。

一種含聯(lián)二硒吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，包括以下步驟：

(1)在惰性氣體環(huán)境中，將4，4’-二溴-6，6’-二碘-聯(lián)2，1，3苯并噻二唑、炔類化合物、第一催化劑和堿加入到第一溶劑中，130℃反應(yīng)4h，得到化合物3，所述化合物3的結(jié)構(gòu)式為所述4，4’-二溴-6，6’-二碘-聯(lián)2，1，3苯并噻二唑與炔類化合物的摩爾用量比為1∶2，所述堿與炔類化合物的摩爾用量比為1∶1；

(2)在惰性氣體環(huán)境中，將化合物4加入第二溶劑中，在-78℃下加入丁基鋰反應(yīng)1-2h，再在-78℃下加入三丁基氯化錫(SnBu₃Cl)反應(yīng)1h后，升溫至室溫，反應(yīng)6h后，經(jīng)中性氧化鋁柱層析獲得化合物5；所述化合物4的結(jié)構(gòu)式為所述化合物5的結(jié)構(gòu)式為所述化合物4與丁基鋰的摩爾用量比為1∶2，所述SnBu₃Cl的摩爾用量為化合物4的2倍；