[發明專利]一種含蒽醌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: 201310305944.5
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104292428A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 周明杰;張振華;王平;張娟娟
• 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;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，尤其涉及一種含蒽醌基的聚合物及其制備方法。本發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

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

本發明的技術方案如下：

本發明提供的一種含蒽醌基的聚合物，其結構通式如下：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為13-96的整數

本發明實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:

分別提供如下結構式表示的化合物A和B，

A：即4,4'-二烷基-5,5'-二烷基-2,2'-聯噻唑；

B：即2,6-二溴-1,5-二(烷氧基)蒽-9,10-二酮；

在無氧環境（優選氬氣、氮氣中的至少一種氣體組成的無氧環境）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后，于70～130℃下進行Stille耦合反應6～60小時，降溫后停止聚合反應，經分離提純反應液，得到如下結構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13-96的整數。

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-雙環己基膦-2’,6’-二甲氧基聯苯混合物；

所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:20～1:100。

在優選的實施例中，有機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。

在優選的實施例中，Stille耦合反應溫度為90～120℃下、反應時間為24～48小時。

在優選的實施例中，分離提純反應液包括步驟：

反應停止后，向反應液中加入甲醇沉析，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。

本發明還提供一種有機太陽能電池器件，其活化層的電子給體材料采用如下結構式的含蒽醌基的聚合物：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為13-96的整數。

本發明的含蒽醌基的聚合物中，屬于D-A型聚合物太陽能電池材料中，蒽醌基團含有醌式結構，它具有優異的熒光性質和良好的電化學性能；聯噻唑是一種良好的電子傳輸單元且能夠使聚合物材料帶隙變窄，噻吩上易于烷基修飾，從而改善聚合物的溶解性能和成膜性能；因此該聚合物材料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，這些優點可以大大提高其光轉換效率。

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為實施例1制得的含蒽醌基的聚合物的紫外可見吸收光譜圖；

圖2為實施例6制得的有機太陽能電池器件的結構示意圖。

具體實施方式