一類基于9,10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚合物太陽能電池材料研究和有機場效應晶體管材料研究領域，特別 涉及一類基于9,10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應用。 有機太陽能電池作為一種綠色、可再生能源的利用方法，具有價格低廉，質量輕便、易于大 面積柔性制備等優(yōu)點，因此受到廣大研究者們的青睞?；谟袡C共軛材料的本體異質結太 陽能電池已經取得了長足的進步，一系列新型的材料被合成出來并加以利用，能量轉換效 率已經達到12.0%，顯示出有機太陽能電池的廣闊應用前景。
【背景技術】
[0002] 自從1986年Tang的工作以來，在這二十多年間，聚合物有機太陽能電池已經取得 了長足的進步，大量的共軛聚合物結構被合成出來，基于這些聚合物為給體，以富勒烯的衍 生物為受體的異質結太陽能電池器件其效率已經超過8%，最高達到12%，這為有機太陽 能電池實用打下堅實的基礎。
[0003] 材料是器件的基礎，有機共軛材料是本體異質結太陽能電池的基礎材料。研究者 們發(fā)現，要提高太陽能電池的效率，共軛聚合物材料在分子能級、結晶性能、吸收、遷移率以 及分子量等很多方面都有要求。如何設計分子結構，采用何種合成方法，如何進一步來滿足 上述的各種要求，成為研究者們最關注的問題。同時，有諸多因素影響太陽能電池器件的能 量轉換效率，在器件方面涉及到的四個物理過程為："光子吸收、激子產生、激子分離為載流 子和載流子傳輸"，這些都對器件性能有重大的影響。四個過程的機理以及材料的結構與這 些過程的關系，比如電子在受體內的傳輸和空穴在給體內的傳輸對本體異質結太陽能電 池的光伏效率是至關重要的，對于純PCBM，它的電子遷移率（ye)為2.0s'-般 聚合物的遷移率都低于純PCBM，這時候在局部將會生成多余的電子或者空穴。這種多余的 電子或者空穴產生空間電荷，形成的電場與內電場方向相反，造成遷移率的下降。最后，載 流子傳輸下降到一定值時，兩種電場平衡，形成空間限制電流。所以可以通過空間限制電流 來計算遷移率?？臻g電荷的存在會降低器件的填充因子（FF)以及器件的能量轉換效率，所 以，在優(yōu)化器件時應該盡量平衡電子和空穴遷移率，抑制空間電荷的產生。通常提高合成平 面性的共軛聚合物來提高其空穴遷移率，這是由于平面性的結構可以增加其在薄膜中形成 緊密的堆積，從而提高其空穴遷移率。因此，對于這些問題的研究和闡述，將有利于設計更 加合理的材料結構以及采用更加優(yōu)化的器件構造，來提高能量轉換效率?；谝陨系乃悸罚?多種平面性的共軛聚合物有機材料被設計合成出來并應用在有機光電子器件中。
[0004] 本發(fā)明公開了一類基于9,10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電 子器件中的應用。本發(fā)明為一類基于9，10_二取代菲共軛聚合物，結構如式I所示。目前， 苯并噻二唑（BT)是眾多電子受體結構單元中的杰出代表，利用它構建的p型半導體材料顯 示出了非常高的電子遷移率，更為重要的是當它與電子給體結構單元鏈接時，構建出了眾 多光伏性能出眾的窄帶隙的共軛聚合物材料。9,10-二取代菲具有非常好的平面性，較高的 載流子遷移率，并可以作為很好的電子給體。本發(fā)明公開本發(fā)明一類基于9,10-二取代菲 共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應用，該具有很好的溶解性以及較寬 的紫外吸收，本發(fā)明涉及一類基于9,10-二取代菲可用作聚合物太陽能電池的給體材料和 有機場效應晶體管材料等。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明旨在公開一類基于9,10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法及其在有機光 電子器件中的應用
[0006] 本發(fā)明中9, 10-二取代菲共軛聚合物的制備方法如下：
【主權項】
1. 一類基于9,10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應 用。
2. 權利要求1所述材料的方法，主要步驟是： 氮氣氣氛下，以甲苯、四氫呋喃和NaHC03水溶液為溶劑，將4-(5_溴噻 吩-2-基）-7-(5-(5_己基噻吩-2-基）噻吩-2-基）苯并噻二唑和2,7_二（頻哪醇 酯-2-基）-9,10-二（辛氧烷）-菲，在四（三苯基膦）鈀催化下體系在氮氣氣氛下攪拌回 流反應3天。加入苯硼酸反復充脫氮氣繼續(xù)回流6個小時，加入溴苯反復充脫氮氣繼續(xù)回 流6個小時，然后冷卻體系，加入水和氯苯；用分液漏斗分出有機層，用丙酮沉淀，然后將沉 淀在溶解在100度的氯苯中，進行熱過濾，在繼續(xù)在丙酮中沉淀，反復該操作3次，最后在高 真空下干燥得到聚合物。
3. 權利要求1所述共軛聚合物在光電子器件中的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一類基于9，10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法及其在有機光電子器件中的應用。本發(fā)明涉及一類基于9，10-二取代菲共軛聚合物、其制備方法，通式如式一所示，以及該共軛聚合物作為活性層材料在有機光電子器件如聚合物太陽能電池和有機場效應晶體管中的應用。本發(fā)明的一類基于9，10-二取代菲共軛聚合物具有非常好的平面性以及優(yōu)異太陽光捕獲能力和空穴傳輸能力，該類共軛聚合物溶液加工性、熱穩(wěn)定性、電荷傳輸性、吸光性好，是有機電子器件如太陽能電池、場效應晶體管和發(fā)光二極管中理想的有機半導體材料。其通式如下所示。
【IPC分類】H01L51-46, C08G61-12, H01L51-30
【公開號】CN104629005
【申請?zhí)枴緾N201310560148
【發(fā)明人】李翠紅, 李光武, 薄志山
【申請人】北京師范大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月13日