[發(fā)明專利]一種含蒽醌基的聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽能電池器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310259915.X
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104250367A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;張振華;王平;張娟娟
• 申請（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: C08G61/12
• 分類號: 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，尤其涉及一種含蒽醌基的聚合物及其制備方法。本發(fā)明還涉及一種使用該含蒽醌基的聚合物作為活化層電子給體材料的有機(jī)太陽能電池器件。

背景技術(shù)

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(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、價格低廉、工藝簡單、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)聚合物太陽能電池逐漸成為研究的熱點(diǎn)。近年來這方面的研究取得了飛速的發(fā)展，但是有機(jī)聚合物太陽能電池仍比無機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多。為了使有機(jī)聚合物太陽能電池得到實(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

基于上述問題，本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種轉(zhuǎn)化效率高的含蒽醌基的聚合物。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的一種含蒽醌基的聚合物，其結(jié)構(gòu)通式如下：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為12-100的整數(shù)

本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種含蒽醌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：即2,7-二頻哪醇硼酸酯-9,9-二烷基硅芴；

B：即2,6-二溴-1,5-二(烷氧基)蒽-9,10-二酮；

在無氧環(huán)境（優(yōu)選氬氣、氮?dú)庵械闹辽僖环N氣體組成的無氧環(huán)境）下，將摩爾比為1:1～1.2的化合物A和B添加入含有催化劑和堿溶液的有機(jī)溶劑中溶解后，于70～130℃下進(jìn)行Suzuki耦合反應(yīng)12～96小時，降溫后停止聚合反應(yīng)，經(jīng)分離提純反應(yīng)液，得到如下結(jié)構(gòu)通式的所述含蒽醌基的聚合物：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為12-100的整數(shù)。

其中，所述催化劑為所述催化劑為雙三苯基膦二氯化鈀，四三苯基膦鈀；或者

所述催化劑為摩爾比為1:4～8的醋酸鈀與三鄰甲苯基膦混合物，或者摩爾比為1:4～8的三二氬芐基丙酮二鈀與2-雙環(huán)己基膦-2’,6’-二甲氧基聯(lián)苯混合物；

所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:20～1:100。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述堿溶液選自碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液及碳酸氫鈉溶液中的至少一種；所述堿溶液中，堿溶質(zhì)與所述化合物A的摩爾比為20:1。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，有機(jī)溶劑選自溶劑為甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的至少一種。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，Suzuki耦合反應(yīng)是在90～120℃下、反應(yīng)24～72小時。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，分離提純反應(yīng)液包括步驟：

向反應(yīng)液中加入甲醇沉析，通過索氏提取器過濾之后依次用甲醇和正己烷抽提，然后以氯仿為溶劑抽提至無色，收集氯仿溶液并旋干得到粉末，收集后的粉末再在真空下50℃干燥24h后，得到所述含蒽醌基的聚合物。

本發(fā)明還提供一種有機(jī)太陽能電池器件，其活化層的電子給體材料采用如下結(jié)構(gòu)式的含蒽醌基的聚合物：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為12-100的整數(shù)。

本發(fā)明的含蒽醌基的聚合物中，蒽醌是一個較好的電子傳輸單元，有利于電子的傳輸，硅芴具有優(yōu)異的成膜性能和載流子存儲能力，屬于D-A型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(shù)和在300nm～700nm較寬的吸收范圍等優(yōu)點(diǎn)，可以提高光轉(zhuǎn)換效率。

上述含蒽醌基的聚合物的制備方法，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(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。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制得的含蒽醌基的聚合物的紫外可見吸收光譜圖；

圖2為實(shí)施例6制得的有機(jī)太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式