含亞烷基芴與噻吩並[3,4-b]噻吩聚合物及其製備方法和有機太陽能電池的製作方法
2023-10-05 05:19:59
含亞烷基芴與噻吩並[3,4-b]噻吩聚合物及其製備方法和有機太陽能電池的製作方法
【專利摘要】提供了含亞烷基芴與噻吩並[3,4-b]噻吩聚合物及其製備方法和有機太陽能電池。含亞烷基芴與噻吩並[3,4-b]噻吩聚合物為具有如下通式的聚合物P，式中，R1和R2為C4~C40的直鏈或支鏈的烷基；R3為H原子或F原子；n為10~100之間的整數。該聚合物能增加載流子的傳輸性能，有利於載流子有效地傳遞，並且增加光譜的吸收範圍，且製備方法簡單且成熟，用於製備有機太陽能電池時，能有效提高太陽能電池對光的轉換效率。
【專利說明】含亞烷基芴與噻吩並[3, 4-b]噻吩聚合物及其製備方法和有機太陽能電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電子材料領域，特別是涉及含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物及其製備方法和有機太陽能電池。
【背景技術】
[0002]高效率太陽能電池通常是以無機半導體為原料，但目前市場上主要的矽晶太陽能電池由於生產過程工藝複雜，汙染嚴重，耗能大，成本高，抑制了其商業化應用的發展。因此利用廉價材料製備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。有機半導體材料一方面由於有機材料的環境穩定性好、合成成本低、功能易於調製、柔韌性及成膜性都較好；另一方面由於有機太陽能電池加工過程相對簡單，可低溫操作，器件製作成本也較低等優點而備受關注，成為最為廉價和有吸引力的太陽能電池材料。除此之外，有機太陽能電池的潛在優勢還包括:可實現大面積製造、可使用柔性襯底、環境友好、輕便易攜等。
[0003]目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中於給體、受體共混體系，採用聚苯並二噻吩/噻吩並[3，4-b]噻吩(PTB7)與富勒烯衍生物PC71BM共混體系的能量轉化效率已經達到9.2%，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明旨在提供一種含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物。本發明的目的還 在於提供含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法和有機太陽能電池。
[0005]第一方面，本發明提供了一種含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物，為具有如下通式的聚合物P:
[0006]
【權利要求】
1.一種含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物，其特徵在於，為具有如下通式的聚合物P:
2.一種含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 分別提供如下結構式表示的化合物A和化合物B:
3.如權利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述催化劑為三(二亞苄基丙酮)二鈀、雙(三苯基磷)二氯化鈀和四(三苯基膦)鈀中的一種。
4.如權利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述第一有機溶劑為甲苯和N，N-二甲基甲醯胺中的一種。
5.如權利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述鹼溶液中鹼的物質的量為化合物A的物質的量的5~20倍，所述鹼溶液為碳酸鈉水溶液。
6.如權利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述分離純化包括以下步驟: 反應後，往反應體系中加入甲苯及去離子水進行萃取，取有機相，減壓蒸餾至有機相剩餘5毫升至15毫升，加入無水甲醇中，攪拌，析出沉澱，抽濾、烘乾後得到固體粉末，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，收集層析液並旋蒸濃縮，再滴入甲醇溶劑中並攪拌數小時，烘乾，得粗產物，最後用索氏提取器將粗產物抽提，得到所述含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物。
7.如權利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述化合物A通過以下方法製得: 提供如下結構式表示的化合物C:
8.如權利要求7所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述化合物C通過以下方法製得: 提供如下結構式表示的化合物D:
9.如權利要求8所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述化合物D通過以下方法製得: 在氮氣保護及室溫條件下，將2，7- 二溴芴溶解於無水二甲基亞碸中，再在均勻攪拌下加入叔丁醇鉀，之後加入二硫化碳，攪拌反應10-20分鐘，然後滴加碘甲烷後再持續攪拌反應4飛小時，分離純化後得到所述化合物D，反應式為:
10.一種有機太陽能電池，包括陰極、活性層、陽極，其特徵在於，所述活性層的材質為權利要求1所述的含亞烷基芴與噻吩並[3，4-b]噻吩^合物，為具有如下通式的聚合物P:
【文檔編號】H01L51/46GK104004163SQ201310060328
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月27日 優先權日:2013年2月27日
【發明者】周明傑, 管榕, 黃佳樂, 黎乃元, 李滿園 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司