含苝四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，其公開(kāi)了一種含苝四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物及其制備方法和應(yīng)用；該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)通式：式中：n為1-100之間的整數(shù)；R1、R2、R3相同或不同地為氫、C1~C20的烷基或C1~C20的烷氧基；R4為C1~C20的烷基或C1~C20的烷基苯。本發(fā)明提供的含苝四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物，對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩單元與苝四羧酸二酰亞胺共聚，形成電子給體-受體結(jié)構(gòu)，來(lái)調(diào)節(jié)聚合物的帶隙，并將其吸收帶邊推向紅外及近紅外區(qū)，提高了其對(duì)太陽(yáng)光的利用率，進(jìn)而提高光轉(zhuǎn)換率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】含茈四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料，尤其涉及一種含茈四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的有機(jī)半導(dǎo)體器件,如,有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前用于地面的硅太陽(yáng)能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，使其應(yīng)用受到限制。為了降低成本，拓展應(yīng)用范圍，長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在尋找新型的太陽(yáng)能電池材料。有機(jī)半導(dǎo)體器件因?yàn)樵蟽r(jià)格低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，如果能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)化效率提高到接近商品硅太陽(yáng)能電池的水平，其市場(chǎng)前景將是非常巨大的。自1992 年 N.S.Sariciftci 等在 SCIENCE (N.S Sariciftci, L.Smilowitz, A.J.Heeger, etal.Science, 1992，258，1474)上報(bào)道共軛聚合物與C6tl之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象后，人們?cè)谟袡C(jī)半導(dǎo)體器件方面投入了大量研究，并取得了飛速的發(fā)展。目前，有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與PC71BM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到
7.4% (Y.Liang et al.,Adv.Mater.; DO1:10.1002/adma.200903528)，但是仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有:有機(jī)半導(dǎo)體器件相對(duì)較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽(yáng)輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區(qū)沒(méi)有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使有`機(jī)半導(dǎo)體器件得到實(shí)際的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉(zhuǎn)換效率仍是這一研究領(lǐng)域的首要任務(wù)。
[0003]茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物具有大的共苯環(huán)平面結(jié)構(gòu)和兩個(gè)亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)，在可見(jiàn)光區(qū)域有很強(qiáng)的吸收，具有較高的光、熱和環(huán)境穩(wěn)定性，具有較高電子親和能(較低的LUMO能級(jí))，并且由于其共軛大π鍵之間的π-π堆疊使沿堆疊方向具有很高的電子遷移率，因此，它在有機(jī)太陽(yáng)電池等多種領(lǐng)域都顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大η鍵的相互作用很強(qiáng)，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，成膜加工性能較差，導(dǎo)致制備的器件很容易發(fā)生相分離問(wèn)題，影響激子擴(kuò)散的效率，從而導(dǎo)致能量的損失。另外，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見(jiàn)區(qū)，吸收范圍還不夠?qū)?，與太陽(yáng)光的發(fā)射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽(yáng)光，也會(huì)降低有機(jī)半導(dǎo)體器件的光電轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于提供一種可以提高有機(jī)半導(dǎo)體器件光電轉(zhuǎn)換效率的含茈四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種含茈四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物，具有如下結(jié)構(gòu)通式:
【權(quán)利要求】
1.一種含茈四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物，其特征在于，該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)通式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物，其特征在于，η為12-56之間的整數(shù)。
3.一種含茈四羧酸二酰亞胺-對(duì)稱(chēng)引達(dá)省并二噻吩的共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:Br 惰性氛圍下，將結(jié)構(gòu)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，η為12-56之間的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，Stille耦合反應(yīng)結(jié)束后，還包括對(duì)所述共聚物進(jìn)行純化處理過(guò)程: 將Stille耦合反應(yīng)得到的反應(yīng)液中加入甲醇中進(jìn)行沉降、抽濾、洗滌、干燥，得到干燥物； 用甲苯溶解干燥物，得到溶液，隨后將液加入到二乙基二硫代氨基甲酸鈉的水溶液中，得到混合溶液；然后將混合液加熱到90°C攪拌過(guò)夜，得到分層的有機(jī)相和無(wú)機(jī)相； 將有機(jī)相通過(guò)層析，淋洗、減壓除去有機(jī)溶劑，并再次經(jīng)沉降、抽濾，得到濾物；并用丙酮索氏提取濾物，然后再對(duì)提取的濾物沉降，抽濾，真空泵下抽過(guò)夜，得到純化的所述共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為四(三苯基膦)鈀或二(三苯基膦)二氯化鈀；所述催化劑的摩爾用量為化合物A和化合物B總物質(zhì)量的0.0I~20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為摩爾比為1:2~20的三(二亞芐基丙酮)二鈀與三(鄰甲基苯基)膦的混合物；所述催化劑的摩爾用量為化合物A和化合物B總物質(zhì)量的0.0f 20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為四氫呋喃、二氧六環(huán)、N, N-二甲基二酰胺、苯和甲苯中的至少一種。
9.權(quán)利要求1所述的共聚物在有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK103626969SQ201210305596
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 黎乃元 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司