[發明專利]一種胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物及其合成方法和應用

有效

• 申請號: 201410447250.X
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104292185A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉治田;劉菁;李超
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C07D295/24
• 分類號: C07D295/24;H01L51/46
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明屬于有機太陽能電池領域，具體涉及一種新型胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物及其合成方法和應用。

背景技術

太陽能電池器件由于具有廉價、清潔、可再生等優點而得到了廣泛的應用。太陽能電池具有三明治的結構，即電極和活化層。在電極和活化層之間加入界面層，可以使電極與活化層之間具有良好的歐姆接觸，減小接觸電阻和澤強載流子的收集。有文獻報道，通過在活化層和陰極間加入低公函金屬、金屬氧化物或鹽作為陰極界面修飾材料，能夠得到較高性能的電池，甚至能夠用高功涵的金屬作為陰極材料，提高器件的穩定性。但是這些陰極界面修飾材料通常需要真空蒸鍍，增加器件的制作成本，不利于制備大面積的柔性器件。

專利CN102898427公開了一種基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽，但其合成及器件制備過程復雜，填充因子以及能量轉換效率等較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物，其熱穩定性好，合成方法較為簡單，分子結構更易分析表征，批次之間的差異小。

為達到上述目的，采用的技術方案如下：

一種胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物，結構為：

式中，R代表環類化合物，所述環類化合物為苯基、芴基、咔唑基、吡咯基或聯苯基。

按上述方案，所述的胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物具有以下結構：

按上述方案，所述的胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物具有以下結構：

其中，R’為C₁～C₁₈的烷基。

按上述方案，所述的胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物具有以下結構：

上述胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物的制備方法，包括以下步驟：

1)將2-溴芴，4-(2-氯乙基)嗎啉鹽酸鹽和氫氧化鉀加熱回流，反應粗產物經硅膠柱層析后在石油醚中重結晶，得到乙基嗎啉取代的溴芴單體；

2)兩端溴代的環類化合物在鈀催化劑下與烷基溴、2-異丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷反應，得到兩端帶硼酸酯的環類化合物；

3)將上述基嗎啉取代的溴芴單體與兩端帶硼酸酯的環類化合物以2：1的摩爾比混合，在惰性氣體保護下回流反應，冷卻，提純后得到胺基中性寡聚物；

4)將胺基中性寡聚物極性側鏈的N氧化，得到胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物。

上述胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物在有機太陽能電池陰極面修飾材料的應用。

本發明的有益效果在于：

本發明胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物能溶于甲醇，THF，DMSO以及水等極性溶劑。

本發明胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物引入界面修飾層，開路電壓以及填充因子均有所提高，使得器件最終能量轉換效率分別達到8.97％和8.94％，沒有加界面修飾層的太陽能電池器件效率為6.86％

本發明胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物引入界面修飾層，可有效阻止了電子-空穴在界面處的重新復合，同時保護活性層薄膜形態不受陰極原子的侵蝕。

附圖說明

圖1：實施例1、2所得寡聚物在溶液中的紫外吸收光譜(聚合物濃度1×10^-5M)；

圖2：實施例1、2所得寡聚物薄膜狀態的紫外吸收光譜。

具體實施方式

以下具體實施方式進一步闡釋本發明的技術方案，但不作為對本發明保護范圍的限制。

本發明胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物的合成過程如下：

1)將2-溴芴，4-(2-氯乙基)嗎啉鹽酸鹽和氫氧化鉀加熱回流，反應粗產物經硅膠柱層析后在石油醚中重結晶，得到乙基嗎啉取代的溴芴單體；

2)兩端溴代的環類化合物在鈀催化劑下與烷基溴、2-異丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷反應，得到兩端帶硼酸酯的環類化合物；

3)將上述乙基嗎啉取代的溴芴單體與兩端帶硼酸酯的環類化合物以2：1的摩爾比混合，在惰性氣體保護下回流反應，冷卻，提純后得到胺基中性寡聚物；

4)將胺基中性寡聚物極性側鏈的N氧化，得到胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物。

合成的胺基N-氧化水/醇溶性寡聚物具有以下結構：