[發明專利]共軛聚合物及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201310206523.7
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN104211914A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 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;H01L51/30;H01L51/46;H01L51/54
• 代理公司: 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司 44232
• 代理人: 劉抗美;劉耿

技術領域

本發明涉及發光材料領域，尤其涉及一種共軛聚合物。本發明還涉及該共軛聚合物的制備方法與應用。

背景技術

有機太陽能電池由于具有無機太陽能電池無法比擬的一些優點，如成本低廉，制作工藝簡單，產品重量輕，可大面積柔性制備等優點，使其作為一種具有潛力的可再生能源受到人們的廣泛關注。在過去的十年里，有機太陽能電池的性能有了穩步提高，能量轉換效率已接近10%。盡管有機太陽能電池的能量轉換效率得到了大幅提高，但到目前為止，有機太陽能電池的光電轉換效率比無機太陽能電池還是要低很多。因此，要想實現有機太陽能電池的商業化，開發新型的有機半導體材料對于提高有機太陽能電池的效率具有重要意義。

由于近年來在共軛聚合物的設計和器件制造工藝上的進步，聚合物太陽能電池的效率已取得很大提高。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。在半導體聚合物骨架中選擇合適的單體，有利于將聚合物的光吸收范圍拓寬到紅外、近紅外光區。其中的策略之一是在聚合物骨架中引入富電子的給體單元和缺電子的受體單元。通過給受體中這種“推-拉電子”的相互作用，降低共軛聚合物的能隙，使其吸收帶向紅外及近紅外低能波段移動。

苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩是一類很有前途的給體單元，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。目前，吳宏濱等人制得的基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩的聚合物倒置太陽能電池，以9.2%的能量轉換效率刷新了聚合物太陽能電池的最高記錄（參考文獻：Nature?Photonics,2012,190）。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。而吡咯吲哚并二噻吩類單元是基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩的衍生物，是一類強的電子給體材料。

吡咯吲哚并二噻吩類單元在保持苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩很好的對稱性和平面性的同時，增加了單體的共軛程度，有利于載流子的遷移。吡咯吲哚并二噻吩類單元結構獨特—它具有一種梯形環并五苯的結構單元。這種結構具有大的共軛平面性，一方面有效地降低了聚合物的帶寬，另一方面這種共平面結構使得載流子在分子骨架之間轉移變得更加容易，大大提高了載流子遷移率。在并五苯這種梯形共軛結構單元中引入氮、硫等雜原子，可以顯著改變聚合物材料的帶隙及吸光性能。其中，N-烷基化有利于提高單體的溶解性，從而改善了材料的加工性能。同時，由于它的這種剛性平面結構，使其具有較好的熱穩定性和環境穩定性，因此這類雜環并五苯是一類很有前途的材料，其在有機電子等領域的應用已得到廣泛研究。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術存在的問題和不足，提供一種共軛聚合物，以及該共軛聚合物的制備方法以及應用。

本發明針對上述技術問題而提出的技術方案為：下述通式(P)的共軛聚合物：

其中，R₁為C₁～C₁₆烷基，R₂、R₃分別為H或C₁～C₁₆烷基，n為5～60之間的自然數。

一種共軛聚合物的制備方法，該方法包括以下步驟：

a)提供如下化合物A和B；

化合物A為

化合物B為

b)在惰性氣體氛圍下，將所述化合物A與所述化合物B以摩爾比1:1.1～1.5加入到有機溶劑中，溶解后加入催化劑，再于60～120℃下進行Stille耦合反應24～72小時，分離提純，得到共軛聚合物(P)；

其中，R₁為C₁～C₁₆烷基，R₂、R₃分別為H或C₁～C₁₆烷基，n為5～60之間的自然數。

所述催化劑可以為四(三苯基膦)鈀或雙(三苯基膦)二氯化鈀；或者