含亞烷基芴與噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】提供了含亞烷基芴與噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池。含亞烷基芴與噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物為具有如下通式的聚合物P，式中，R1為C4~C40的直鏈或支鏈的烷基；R2為H原子、F原子或C4~C40的直鏈或支鏈的烷基；n為10~100之間的整數(shù)。該聚合物能增加載流子的傳輸性能，有利于載流子有效地傳遞，并且增加光譜的吸收范圍，且制備方法簡(jiǎn)單且成熟，用于制備有機(jī)太陽(yáng)能電池時(shí)，能有效提高太陽(yáng)能電池對(duì)光的轉(zhuǎn)換效率。
【專利說(shuō)明】含亞烷基芴與噻吩并[3, 4-b]吡嗪聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子材料領(lǐng)域，特別是涉及含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]高效率太陽(yáng)能電池通常是以無(wú)機(jī)半導(dǎo)體為原料，但目前市場(chǎng)上主要的硅晶太陽(yáng)能電池由于生產(chǎn)過程工藝復(fù)雜，污染嚴(yán)重，耗能大，成本高，抑制了其商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展。因此利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。有機(jī)半導(dǎo)體材料一方面由于有機(jī)材料的環(huán)境穩(wěn)定性好、合成成本低、功能易于調(diào)制、柔韌性及成膜性都較好；另一方面由于有機(jī)太陽(yáng)能電池加工過程相對(duì)簡(jiǎn)單，可低溫操作，器件制作成本也較低等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，成為最為廉價(jià)和有吸引力的太陽(yáng)能電池材料。除此之外，有機(jī)太陽(yáng)能電池的潛在優(yōu)勢(shì)還包括:可實(shí)現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)境友好、輕便易攜等。
[0003]目前，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用聚苯并二噻吩(PTB7)與富勒烯衍生物PC71BM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到9.2%，但是仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物。本發(fā)明的目的還在于提供含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法和有機(jī)太陽(yáng)能電池。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物，為具有如下通式的聚合物P:
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物，其特征在于，為具有如下通式的聚合物P:
2.一種含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A和化合物B:
3.如權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述催化劑為三(二亞芐基丙酮)二鈀、雙(三苯基磷)二氯化鈀和四(三苯基膦)鈀中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述第一有機(jī)溶劑為甲苯和N，N-二甲基甲酰胺中的一種。
5.如權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述堿溶液中堿的物質(zhì)的量為化合物A的物質(zhì)的量的5~20倍，所述堿溶液為碳酸鈉水溶液。
6.如權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述分離純化包括以下步驟: 反應(yīng)后，往反應(yīng)體系中加入甲苯及去離子水進(jìn)行萃取，取有機(jī)相，減壓蒸餾至有機(jī)相剩余5毫升至15毫升，加入無(wú)水甲醇中，攪拌，析出沉淀，抽濾、烘干后得到固體粉末，將所述固體粉末用氯仿溶解，用中性氧化鋁過層析柱，除去催化劑，收集層析液并旋蒸濃縮，再滴入甲醇溶劑中并攪拌數(shù)小時(shí)，烘干，得粗產(chǎn)物，最后用索氏提取器將粗產(chǎn)物抽提，得到所述含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物。
7.如權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述化合物A通過以下方法制得: 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物C:
8.如權(quán)利要求7所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述化合物C通過以下方法制得: 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物D:
9.如權(quán)利要求8所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制備方法，其特征在于，所述化合物D通過以下方法制得: 在氮?dú)獗Ｗo(hù)及室溫條件下，將2，7- 二溴芴溶解于無(wú)水二甲基亞砜中，再在均勻攪拌下加入叔丁醇鉀，之后加入二硫化碳，攪拌反應(yīng)10-20分鐘，然后滴加碘甲烷后再持續(xù)攪拌反應(yīng)4飛小時(shí)，分離純化后得到所述化合物D，反應(yīng)式為:
10.一種有機(jī)太陽(yáng)能電池，包括陰極、活性層、陽(yáng)極，其特征在于，所述活性層的材質(zhì)為權(quán)利要求1所述的含亞烷基芴與噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物，為具有如下通式的聚合物P:
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK104004164SQ201310060330
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 黃佳樂, 黎乃元, 李滿園 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