[發明專利]并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210491317.0
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103833979A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;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;C07D519/00;H01L51/30;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

本發明涉及光電材料領域，特別是涉及一種并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)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。

聚合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。雖然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，但目前聚合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量級。目前所使用的共軛聚合物光電池材料的光譜響應較載，其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。

因此，載流子遷移率高、光譜響應寬的聚合物光電材料對于提高聚合物太陽能電池的性能至關重要。

發明內容

基于此，有必要提供一種載流子遷移率較高、光譜響應較寬的并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物。

進一步，提供一種并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物的制備方法和應用。

一種并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物，分子通式為：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄為C₁~C₂₀的烷基；n為1~100之間的整數。

一種并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物的制備方法，包括如下步驟：

提高化合物A和化合物B，其中，所述化合物A的結構式為：

其中，R₁和R₂為C₁~C₂₀的烷基;

所述化合物B的結構式為：

其中，R₃和R₄為C₁~C₂₀的烷基；及

在惰性氣體氛圍中，按摩爾比1.5:1~1:1.5將所述化合A和化合物B溶于溶劑中，加入催化劑，于50℃~120℃下進行Stille偶合反應6小時~100小時，分離純化后得到并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物，所述并三噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物的分子通式為：

其中，n為1~100之間的整數。

在其中一個實施例中，所述催化劑為三(二亞芐基丙酮)二鈀、四（三苯基膦）鈀或雙三苯基磷二氯化鈀。

在其中一個實施例中，所述催化劑的摩爾量為所述化合物B的摩爾量的0.05%~20%。

在其中一個實施例中，所述溶劑為四氫呋喃、乙二醇二甲醚、乙醚、苯或甲苯。

在其中一個實施例中，所述化合物A采用如下方法制備：

提供化合物C和化合物D，所述化合物C的結構式為：

所述化合物D的結構式為：

其中，R₁和R₂為C₁~C₂₀的烷基；及

在惰性氣體保護氛圍中，將所述化合物C和化合物D溶于第一溶劑中得到第一混合液，向所述第一混合液中滴入催化劑和堿，于130℃下攪拌反應4小時，分離純化后得到所述化合物A；其中，所述催化劑的摩爾量為所述化合物C的摩爾量的10％，所述堿與所述化合物D的摩爾比為1∶1；所述化合物C和化合物D的摩爾比為1:2。

在其中一個實施例中，所述化合物C采用如下方法制備：

將2-氨基-5-硝基苯胺與吡啶溶于二氯亞砜中，于80℃~90℃回流反應24小時，分離純化后得到5-硝基-2,1,3苯并噻二唑；

將所述5-硝基-2,1,3苯并噻二唑與氫溴酸進行混合得到第一混合物，將所述第一混合物升溫至127℃回流，向所述第一混合物滴加液溴并回流4小時，分離純化得到4,7-二溴-5-硝基-2,1,3苯并噻二唑；

將所述4,7-二溴-5-硝基-2,1,3苯并噻二唑與銅粉加入N,N-二甲基甲酰胺中，加熱至120℃反應3小時，分離純化后得到4,4’-二溴-6,6’-二硝基-聯2,1,3苯并噻二唑；