[發明專利]二噻吩苯并三噻吩基聚合物及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310728390.X
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104725610A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（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

本發明涉及太陽能電池材料領域，尤其涉及一種二噻吩苯并三噻吩基（DTBTT）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光電轉換效率較高的二噻吩苯并三噻吩基聚合物。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的一種二噻吩苯并三噻吩基聚合物，其通過下述步驟制得：

在無氧環境下，將結構式為的化合物A和結構式為的化合物B添加入含有催化劑的有機溶劑中溶解，所述化合物A和B摩爾比為1:1～1.2；溶解后得到的混合溶液于70～130℃下進行Stille耦合反應6～60小時，降溫后停止耦合反應，分離提純反應液，即得結構式為的所述二噻吩苯并三噻吩基聚合物；其中，R₁、R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為10-100之間的整數。

在優選實施例中，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；所述混合物中，催化劑為有機鈀與有機膦配體的摩爾比為1:4～8；所述有機鈀為醋酸鈀或三二氬芐基丙酮二鈀；所述有機膦配體為三（鄰甲基苯基）膦或者2-雙環己基膦-2’,6’-二甲氧基聯苯；優選所述混合物為醋酸鈀與三（鄰甲基苯基）膦的混合物或者三二氬芐基丙酮二鈀與2-雙環己基膦-2’,6’-二甲氧基聯苯的混合物。

所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:20～1:100。

在優選實施例中，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。

在優選實施例中，耦合反應的反應溫度為90～120℃，反應時間為24～48小時。

在優選實施例中，分離提純反應液處理包括：

反應停止泠卻至室溫后，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固體粉末，將收集的固體粉末在真空下50℃干燥24h后，即得如所述二噻吩苯并三噻吩基聚合物。

在優選實施例中，無氧環境由氬氣和氮氣中的至少一種氣體構成。

本發明還提供一種上述二噻吩苯并三噻吩基聚合物的制備方法，包括如下步驟：

在無氧環境下，將結構式為的化合物A和結構式為的化合物B添加入含有催化劑的有機溶劑中溶解，所述化合物A和B摩爾比為1:1～1.2；溶解后得到的混合溶液于70～130℃下進行Stille耦合反應6～60小時，降溫后停止耦合反應，分離提純反應液，即得結構式為的所述二噻吩苯并三噻吩基聚合物；其中，R₁、R₂均為C₁～C₂₀的烷基，n為10-100之間的整數。

本發明又提供一種上述二噻吩苯并三噻吩基聚合物在有機太陽能電池活化層領域中的應用。

本發明提供的二噻吩苯并三噻吩基聚合物中，含有二噻唑苯并三唑單元和二噻吩硅雜環戊二烯單元；因此，該聚合物為給體-受體型共軛聚合物，它具有較高的空穴遷移率，高的開路電壓，較好的溶解性能和成膜性能，在300nm～700nm范圍內具有較寬的吸收范圍，可以提高該聚合物在有機太陽能電池中光電轉化效率。

另，上述二噻吩苯并三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。

附圖說明

圖1為實施例1制得的二噻吩苯并三噻吩基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的結構示意圖。

具體實施方式