連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物及其製備、用途

2023-04-30 20:21:31 1

連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物及其製備、用途
【專利摘要】本發明提供了一種連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物及其製備、用途；所述半導體聚合物的結構式如式(I)所示：其中50>n>1；本發明還涉及前述連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物的製備方法以及其作為半導體有機層在聚合物太陽能電池測試中的用途。本發明披露的合成方法簡單有效；本發明的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物主鏈含有柔性的易於分子鏈排列的雙鍵羥吲哚基團和側鏈為促進溶解性的烷基鏈，材料可溶液加工處理，且具有較低的能帶隙，可以應用於光伏器件。
【專利說明】連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物及其製備、用途
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可溶液加工的有機半導體材料，尤其是一種連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物及其製備、用途。
【背景技術】
[0002]將太陽能直接轉化為電能被看作最有效的利用太陽能的方法之一，因此相關技術的研究受到廣泛關注。1954年，美國貝爾實驗室的Chapin等人，首次報導了基於矽單質的P— η結器件，達到了 6%的太陽能能量轉化效率，這一裡程碑事件，標誌著光伏研究從實驗室理論研究進入到實用技術開發的全新研究階段。新型半導體材料的研究又分為新型無機半導體材料和新型有機半導體材料。到目前為止，無機太陽能電池的能量轉化效率已經達到25%以上。但是,無機半導體材料生產製造耗能高、成本高,在製造過程中會產生一些劇毒物質；產品不具有柔韌性導致不易加工；而且窄能帶隙半導體會產生嚴重的光腐蝕。正是由於無機太陽能電池材料的這些缺點，大大限制了其大範圍應用。相比之下，有機太陽能電池材料具有這些優點:重量輕，可製作柔性器件，易於通過化學結構的修飾來調控相應器件的性能。作為一類特殊的有機材料，聚合物太陽能電池材料除了具備以上這些有機材料的優點之外，還具有一個非常重要的特點:可溶液加工。典型的溶液加工方法主要包括:噴墨列印和旋塗。溶液加工方法的使用能大大降低加工成本，同時易於製作大面積器件。因此，聚合物太陽能電池材料可溶液加工的這一優點尤其受到工業界的關注。因此設計和合成綜合性能優良的新型共軛聚合物材料對提高太陽能電池綜合性能具有非常重要的意義。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物及其製備方法、用途。本發明的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物含有柔性的易於分子鏈排列的雙鍵羥吲哚基團和側鏈為促進溶解性的烷 基鏈，屬於可溶液加工的主鏈共軛低能帶隙聚合物，聚合物太陽能電池研究表明這類材料具有較高的薄膜光伏應用潛力。
[0004]本發明的目的是通過以下的技術方案實現的:
[0005]第一方面，本發明涉及一種連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物，所述半導體聚合物的結構式如式(I)所示:
【權利要求】
1.一種連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物，其特徵在於，所述半導體聚合物的結構式如式⑴所示:
2.一種如權利要求1所述的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物的製備方法，其特徵在於，所述半導體聚合物的製備方法包含如下步驟: 步驟一，以吡啶為催化劑、以無水乙醇為溶劑，6-溴羥吲哚與二醛基連二噻吩反應生成化合物2 ； 步驟二，以無水碳酸鉀為催化劑、以N，N-二甲基甲醯胺為溶劑，化合物2與1-碘-2-辛基十二烷反應生成化合物M2TM ； 步驟三，以Pd (dba) 3為催化劑、以P (o-tol) 3為配體、以無水甲苯為溶劑，化合物M2TM與苯並二噻吩
3.根據權利要求2所述的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物的製備方法，其特徵在於，步驟一中，所述6-溴羥吲哚與二醛基連二噻吩的摩爾比為2:1，反應時間為12~36小時，反應溫度為50~80°C。
4.根據權利要求2所述的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物的製備方法，其特徵在於，步驟二中，所述化合物2與1-碘-2-辛基十二烷的摩爾比為1:2~1:4，反應溫度為90 ~130°C。
5.根據權利要求2所述的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物的製備方法，其特徵在於，步驟三中，所述化合物M2TM與苯並二噻吩的摩爾比為1:1，反應時間為2~8小時，反應溫度為60~100°C。
6.一種如權利要求1所述的連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物作為空穴傳輸材料在聚合物薄膜太陽能電池中的用途。
7.根據權利要求6所述的用途，其特徵在於，所述連二噻吩羥吲哚基的半導體聚合物與PC61BM共混作為半導體有機層。
【文檔編號】H01L51/46GK103467711SQ201310379799
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】李樹崗, 張清, 鄧平, 李勝夏 申請人:上海交通大學