[發明專利]一種含硫代噻唑-咔唑-苯并二噻吩共聚物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310079826.7
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104045814A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;李滿園
• 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;C07D495/04;H01L51/46;H01L51/54;H01L51/30
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及光電材料技術領域，特別是涉及一種含硫代噻唑-咔唑-苯并二噻吩共聚物及其制備方法與應用。

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，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。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。

聚合物太陽能電池未來面臨的挑戰之一就是合成新型的P-型共軛聚合物，它需要具備以下特點：（a）良好的溶解性，有利于溶劑加工，實現工業化生產；(b)對整個太陽光光譜有寬而強的吸收；(c)高的載流子遷移率，有利于載流子傳輸。其中如何拓寬聚合物材料的光吸收范圍，使其光吸收范圍最大程度地覆蓋整個太陽光光譜將是研究的重點。

發明內容

為解決上述問題，本發明旨在提供一種含硫代噻唑-咔唑-苯并二噻吩共聚物，該共聚物中含有4,8-二（1,3-二硫醇-2-醛）苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類衍生物、硫代噻唑單元和咔唑單元，將4,8-二（1,3-二硫醇-2-醛）苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類衍生物與咔唑給體單元作為聚合物主鏈，而將受體單元2-硫代-4-噻唑衍生物作為聚合物側鏈，通過主鏈與側鏈給受體中這種“推-拉電子”的相互作用，加上主側鏈間形成的二維共軛體系，同時降低了共軛聚合物的能隙，大大提高了材料的光吸收范圍。本發明的目的還在于提供上述硫代噻唑-咔唑-苯并二噻吩共聚物的制備方法及應用。

第一方面，本發明提供一種含硫代噻唑-咔唑-苯并二噻吩共聚物，為具有如下結構式的共聚物P：

式中，R₁為H、C₁～C₁₆的直鏈或支鏈的烷基或C₁～C₁₆的直鏈或支鏈的烷基巰基，R₂為C₁～C₁₂的直鏈或支鏈的烷基、所述R’表示為C₁～C₁₂的直鏈或支鏈的烷基，n為5～60之間的整數。

苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩是一類很有前途的電子給體單元，其在有機電子等領域的應用，特別是在有機聚合物太陽能電池方面已得到廣泛研究。由于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類單體具有很好的對稱性和平面性，因此基于它的聚合物具有良好的載流子遷移率。而4,8-二（1,3-二硫醇-2-醛）苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類衍生物是在苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,8-二酮的4，8位引入1,3-二硫醇-2-醛類衍生物。1,3-二硫醇-2-醛類衍生物作為一類良好的電子給體材料，它的引入進一步加強了苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類衍生物的給電子性能。因此，正是由于4,8-二（1,3-二硫醇-2-醛）苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類衍生物本身具有的電子和幾何特性，它將作為優良的給體單元擴大了在聚合物太陽能電池中的應用。

將4,8-二（1,3-二硫醇-2-醛）苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩類衍生物與咔唑給體單元作為聚合物主鏈，而將受體單元2-硫代-4-噻唑衍生物作為聚合物側鏈，通過主鏈與側鏈給受體中這種“推-拉電子”的相互作用，以及這種主鏈與側鏈間二維的共軛體系，降低共軛聚合物的能隙，大大提高了材料的光吸收范圍。

第二方面，本發明提供一種含硫代噻唑-咔唑-苯并二噻吩共聚物的制備方法，包括以下操作步驟：

（1）制備聚合物B；

分別提供如下結構式表示的化合物A和化合物g：

式中，R₁為H、C₁～C₁₆的直鏈或支鏈的烷基或C₁～C₁₆的直鏈或支鏈的烷基巰基；