[發(fā)明專利]含噻吡嗪基的聚合物及其制備方法和應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310306902.3
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104292435A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 周明杰;張振華;王平;陳吉星
• 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: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發(fā)明涉及有機半導體材料領域，尤其涉及一種含噻吡嗪基的聚合物及其制備方法和應用。

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(wěn)定性強、光伏效應良好等優(yōu)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)明內容

基于上述問題，本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種能量轉換效率較高的含噻吡嗪基的聚合物。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供一種含噻吡嗪基的聚合物，其結構式如下：

式中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為11～47的整數(shù)。

本發(fā)明還提供一種含噻吡嗪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N-烷基-2,7-二乙烯咔唑；

B：即5,7-二(5-溴-噻吩-2-基)-2,3-二(4-(烷氧基)苯基)噻[3,4-b]吡嗪；

在無氧環(huán)境（優(yōu)選氮氣、氬氣中至少一種氣體構成的無氧環(huán)境）下，將摩爾比為1:1～1.2的化合物A和B添加入含有催化劑的有機溶劑溶解，隨后于70～130℃下進行Heck耦合反應24～96小時，降溫后停止聚合反應，接著分離提純反應液，即得如下結構式表示的含噻吡嗪基的聚合物：

其中，R₁，R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為11～47的整數(shù)。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制備方法，優(yōu)選，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，或者所述催化劑為摩爾比為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。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制備方法，優(yōu)選，所述有機溶劑選自甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的至少一種。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制備方法，優(yōu)選，Heck耦合反應是在90～120℃下、反應36～48小時進行的。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制備方法，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，得到所述含噻吡嗪基的聚合物。

本發(fā)明還提供上述的含噻吡嗪基的聚合物在有機太陽能電池器件領域中的應用。

本發(fā)明提供的噻吡嗪基（DPQ）聚合物中，DPQ是一個重要的電子受體單元，具有帶隙較窄及對太陽光有較高的吸收系數(shù)和較寬的吸收范圍等優(yōu)點；而咔唑(Cz)是一類含有富電子的氮芳香雜環(huán)化合物，具有很好的空穴傳輸能力，N上通過烷基修飾，從而改善共聚物的溶解性能和成膜性能，將DPQ與Cz通過Heck偶聯(lián)方法共聚制備的聚合物應用于太陽能電池中，大大提高了聚合物太陽能電池的轉換效率。

另，上述噻吡嗪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；且制得的聚合材料結構新穎，溶解性能良好，成膜性能優(yōu)良，可適用于太陽能電池。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制得的含噻吡嗪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結構示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)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(fā)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(fā)明，其中化合物A、化合物B均從市場上購買得到。

實施例1：