含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和太陽能電池器件的制作方法
【專利摘要】一種含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料，具有如下結(jié)構(gòu)式：其中，R1為C1～C20的烷基，R2為C1～C20的烷基；該含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料為給體-受體型共軛單體，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，進(jìn)而解決太陽能電池器件低效率問題。本發(fā)明還提供一種上述含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法及使用該含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的太陽能電池器件。
【專利說明】含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和太陽能電池器件
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，尤其涉及一種含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料及其制備方法和使用該含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的太陽能電池器件。
【【背景技術(shù)】】
[0002]本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池因?yàn)槠涞统杀?，重量輕，制備工藝簡(jiǎn)單和可制備成大面積柔性器件等優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛關(guān)注。基于共軛聚合物給體，富勒烯衍生物受體的聚合物太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 9.2%。雖然可溶液加工的有機(jī)小分子太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率仍然低于相應(yīng)的聚合物，但是其明確的分子結(jié)構(gòu)，確定的分子量和高純度等優(yōu)點(diǎn)使得基于小分子的有機(jī)太陽能電池成為新的研究熱點(diǎn)。
[0003]目前，但相對(duì)于有機(jī)聚合物太陽能電池而言，有機(jī)小分子太陽能電池仍然存在很多不足之處。調(diào)節(jié)分子的吸收性質(zhì)、能級(jí)結(jié)構(gòu)以及載流子遷移率等，因而成為一類極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C(jī)小分子太陽能電池材料，要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要研制更多的新型共軛分子材料，其中，設(shè)計(jì)合成新型共軛單元就顯得十分重要。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]基于此，有必要提供一種能量轉(zhuǎn)化效率較高的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料。
[0005]此外，還有必要提供一種含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法。
[0006]此外，還有必要提供使用含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的太陽能電池器件。
[0007]一種含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料，具有如下結(jié)構(gòu)式:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料，其特征在于，具有如下結(jié)構(gòu)式:
其中，Ri 為 C1 ~C2tl 的烷基，R2 為
O R2 ，C1~C2tl的烷基。
2.一種含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A和化合物B，
其中，1?1為(:1~(:2。的烷基，1?2
為C1~C2tl的烷基； 在無氧環(huán)境中，將摩爾比為1:2~1:2.4的化合物A和化合物B添加入含有催化劑的有機(jī)溶劑中，在70°C~120°C進(jìn)行Stille耦合反應(yīng)6小時(shí)~24小時(shí)，所述催化劑為有機(jī)鈀或?yàn)橛袡C(jī)鈀與有機(jī)磷配體的混合物，得到如下結(jié)構(gòu)式表示的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料:

° R2 。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自甲苯、N，N-二甲基甲酰胺及四氫呋喃中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)鈀為雙三苯基膦二氯化鈀、四三苯基膦鈀、醋酸鈀或三二亞芐基丙酮二鈀，所述有機(jī)膦配體為三叔丁基膦、三鄰甲苯基膦或2-雙環(huán)己基磷-2’，6’ - 二甲氧基聯(lián)苯，所述有機(jī)鈀與所述有機(jī)膦配體的摩爾比為1:4~1:8。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑中的有機(jī)鈀與所述化合物A的摩爾比為1:20~1:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述Stille耦合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為90°C~110°C，反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)~16小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，還包括將含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料P進(jìn)行分離純化的步驟，所述分離純化步驟如下:向所述化合物A和化合物B進(jìn)行Stille耦合反應(yīng)后的溶液中加入二氯甲烷進(jìn)行萃取，合并有機(jī)相干燥后，將過濾得到的固體采用石油醚和乙酸乙酯混合物作為淋洗液進(jìn)行硅膠層析分離，真空干燥后得到純化后的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料。
8.一種太陽能電池器件，包括活性層，其特征在于，所述活性層包括電子給體材料及電子受體材料，所述電子受體材料為[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯或者[6，6]苯基-C71-丁酸甲酯，所述電子給體材料具有如下結(jié)構(gòu)式的含二噻吩并吡咯單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料:
其中，R1為C1~C2tl的烷基，R2為C1~C2tl的烷基。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能電池器件，其特征在于:所述電子受體材料與所述電子給體材料的摩爾比為1:1~3:1。
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK104177381SQ201310201851
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月27日
【發(fā)明者】周明杰, 張振華, 王平, 張娟娟 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