[發明專利]含環戊烷并二噻吩基的聚合物及其制備方法和有機太陽能電池器件

無效

• 申請號: 201310204375.5
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN104177599A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 周明杰;張振華;王平;黃輝
• 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;H01L51/46
• 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

本發明涉及有機半導體材料領域，尤其涉及一種含環戊烷并二噻吩基的聚合物及其制備方法。本發明還涉及使用含環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太陽能電池器件。

背景技術

利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。有機半導體材料以其原料易得、價格低廉、工藝簡單、穩定性強、光伏效應良好等優點備受關注。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE（N.S?Sariciftci,L.Smilowitz,A.J.Heeger,et?al.Science,1992,258,1474）上報道共軛聚合物與C₆₀之間的光誘導電子轉移現象后，有機聚合物太陽能電池逐漸成為研究的熱點。近年來這方面的研究取得了飛速的發展，但是有機聚合物太陽能電池仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多。為了使有機聚合物太陽能電池得到實際的應用，開發具有較高能量轉換效率的新型材料仍是這一領域的首要任務。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種能量轉換效率較高的含環戊烷并二噻吩基的聚合物。

本發明的技術方案如下：

一種含環戊烷并二噻吩基的聚合物，其結構式如下：

式中，R為C₁～C₂₀的烷基，n為10-98的之間整數。

本發明還提供上述含環戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，包括如下步驟：

分別提供如下結構式表示的化合物A和B，

A：B：其中，R為C₁～C₂₀的烷基；

在無氧環境下，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溶劑中溶解，隨后于70～130°C下進行Stille耦合反應6～60小時，停止耦合反應后，分離提純反應液，得到如下結構式的含環戊烷并二噻吩基聚合物：

式中，n為10-98的整數。

所述含環戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，無氧環境由氬氣、氮氣中的一種或兩種構成。

所述含環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

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

所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:20～1:100。

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

所述含環戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，Stille耦合反應溫度為90～120°C，反應時間為12～48小時。

所述含環戊烷并二噻吩基的聚合物的制備方法，其中，分離提純反應液包括：

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

本發明還涉及一種太陽能電池器件，其活性層的電子給體材料采用如下結構式的含環戊烷并二噻吩基的聚合物：

式中，R為C₁～C₂₀的烷基，n為10-98的之間整數。

本發明的含環戊烷并二噻吩基聚合物太陽能電池材料中，具有帶隙較窄及對太陽光有較高的吸收系數和在300nm～700nm較寬的吸收范圍等優點，可以提高太陽能電池能量轉換效率。

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

附圖說明

圖1是實施例1的含環戊烷并二噻吩基的聚合物紫外可見吸收光譜圖；

圖2是實施例6的有機太陽能電池器件的結構示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明專利的內容，下面通過具體的實例和圖例來進一步說明本發明的技術案，具體包括材料制備和器件制備，但這些實施實例并不限制本發明，其中化合物A、化合物B的單體均從市場上購買得到。