[發明專利]噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310109554.0
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN104072730A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 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;C07F7/08;H01L51/46;H01L51/30;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

本發明涉及共聚物材料領域，尤其是涉及一種噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料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。聚合物太陽能電池器件因為原料價格低廉、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）上報道共軛共聚物材料與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器件方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展。但傳統的聚合物太陽能電池器件的能量轉換效率仍較低，一方面是由于共聚物材料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；另一方面所使用的共軛共聚物材料光電池材料的吸收光譜與太陽光譜不能很好地匹配。

發明內容

基于此，有必要提供一種能提高光電轉換效率的噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料及其制備方法和應用。

一種噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料，結構式為：

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

菲是由三個六元環并成，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定性能，此外，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，調節其供/吸電子性能。苯并噻二唑單元具有優異的還原可逆性，與鎂、鋁等金屬陰極的功函值非常接近，其屬于缺電子型芳香環化合物，具有強吸電子能力，是一種優良的受體單元，具有較好的電子傳輸性質，同時還可以調節材料的能隙。而苯并硒二唑中硒原子的半徑比苯并噻二唑中的硫原子大，更加能增強共聚物材料與共聚物材料鏈之間的分子重疊，促進電荷的跳動過程。噻吩是五元環結構，具有適中的能帶隙，較寬的光譜響應，較好的熱穩定性和成膜性能。苯并二(苯并硒二唑)是一種非常優異的給體材料，苯并二(苯并硒二唑)具有結構簡單、對稱、電子離域性能好等優點，且具有平面結構，是一種非常優異的受體材料。噻咯分子可形成σ^*-π^*共軛，使得噻咯分子的最低占有軌道（LUMO）較低，同時具有良好的電子親合力和電子遷移率。噻咯二噻吩具有三個五元環結構，具有窄的帶隙和強的共軛性質。由化合物噻咯二噻吩和苯并二(苯并硒二唑)構成的共聚物材料能夠形成一種很強的給體-受體結構，一方面有利于提高了材料的穩定性，另一方面有利于降低材料的能帶隙，從而擴大太陽光吸收范圍，提高光電轉化效率。

一種噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料的制備方法，包括如下步驟：

提供化合物A和化合物B，所述化合物A的結構式為：

所述化合物B的結構式為：

R₁、R₂、R₃及R₄為C₁～C₂₀的烷基；

在惰性保護氣體氛圍中，將化合物A和化合物B按照摩爾比為1:1.5～1.5:1的比例，在催化劑和溶劑中進行Stille耦合反應，分離純化后得到結構式如下的所述噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料：

n為1～100之間的整數。

在其中一個實施例中，所述催化劑為Pd₂(dba)₃(三(二亞芐基丙酮)二鈀)、Pd(PPh₃)₂Cl₂(二（三苯基膦）二氯化鈀)或Pd(PPh₃)₄(四(三苯基膦)鈀)；所述催化劑的用量為化合物A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、苯或甲苯。