[發(fā)明專利]含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池器件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310204373.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN104177598A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;張振華;王平;馮小明
• 申請(qǐng)（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(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物及其制備方法。本發(fā)明還涉及使用含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物作為活性層電子給體材料的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件。

背景技術(shù)

利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。有機(jī)半導(dǎo)體材料以其原料易得、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)、光伏效應(yīng)良好等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。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(bào)道共軛聚合物與C₆₀之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象后，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池逐漸成為研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)這方面的研究取得了飛速的發(fā)展，但是有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多。為了使有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池得到實(shí)際的應(yīng)用，開發(fā)具有較高能量轉(zhuǎn)換效率的新型材料仍是這一領(lǐng)域的首要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于提供一種能量轉(zhuǎn)換效率較高的含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下：

式中，R為C₁～C₂₀的烷基，n為16-94的之間整數(shù)。

本發(fā)明還提供上述含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，包括如下步驟：

分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A和B，

A：B：其中，R為C₁～C₂₀的烷基；

在無(wú)氧環(huán)境下，將摩爾比為1:1～1.2的化合物A和B添加入含有催化劑的有機(jī)溶劑中溶解，隨后于70～130°C下進(jìn)行Stille耦合反應(yīng)6～60小時(shí)，停止耦合反應(yīng)后，分離提純反應(yīng)液，得到如下結(jié)構(gòu)式的含環(huán)戊烷并二噻吩基聚合物：

式中，n為16-94的整數(shù)。

所述含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，無(wú)氧環(huán)境由氬氣、氮?dú)庵械囊环N或兩種構(gòu)成。

所述含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，所述催化劑為雙三苯基膦二氯化鈀或四三苯基膦鈀；或者

所述催化劑為有機(jī)鈀與有機(jī)膦配體的混合物，且混合物中，有機(jī)膦配體的摩爾量是有機(jī)鈀摩爾量的4～8倍；所述有機(jī)鈀為醋酸鈀或者三二氬芐基丙酮二鈀；有機(jī)膦配體為三鄰甲苯基膦或2-雙環(huán)己基膦-2’,6’-二甲氧基聯(lián)苯；

所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:20～1:100。

所述含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，所述有機(jī)溶劑為甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的至少一種。

所述含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，Stille耦合反應(yīng)溫度為90～120°C，反應(yīng)時(shí)間為12～48小時(shí)。

所述含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，分離提純反應(yīng)液包括：

耦合反應(yīng)后，向反應(yīng)液中加入甲醇沉析，隨后通過(guò)索氏提取器過(guò)濾，在再依次用甲醇和正己烷抽提，獲得有機(jī)相，然后以氯仿為溶劑抽提有機(jī)相至無(wú)色，收集氯仿溶液并旋干、真空下50°C干燥24h后，得到所述含環(huán)戊烷并二噻吩基聚合物。

本發(fā)明還涉及一種有機(jī)太陽(yáng)能電池器件，其活性層的電子給體材料采用如下結(jié)構(gòu)式的含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物：

式中，R為C₁～C₂₀的烷基，n為16-94的之間整數(shù)。

本發(fā)明的含環(huán)戊烷并二噻吩基聚合物太陽(yáng)能電池材料中，具有帶隙較窄及對(duì)太陽(yáng)光有較高的吸收系數(shù)和在300nm～700nm較寬的吸收范圍等優(yōu)點(diǎn)，可以提高太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率。

上述含環(huán)戊烷并二噻吩基聚合物的制備方法，采用了較簡(jiǎn)單的合成路線，從而減少工藝流程，原材料價(jià)廉易得，使得制造成本降低；且值得的聚合材料結(jié)構(gòu)新穎，溶解性能良好，成膜性能優(yōu)良，吸收范圍寬，且能量轉(zhuǎn)換效率得到提高。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1的含環(huán)戊烷并二噻吩基的聚合物紫外可見吸收光譜圖；

圖2是實(shí)施例6的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明專利的內(nèi)容，下面通過(guò)具體的實(shí)例和圖例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)案，具體包括材料制備和器件制備，但這些實(shí)施實(shí)例并不限制本發(fā)明，其中化合物A、化合物B的單體均從市場(chǎng)上購(gòu)買得到。