含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物及其制备方法与应用，所述含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物为如下结构式所示的化合物P，式中，R1，R2独立地为C4~C40的直链或支链的烷基，n为10~100之间的整数。所述含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物具有优异的光电性能、热稳定性，且可溶于有机溶剂，将其作为电子给体层与电子受体材料匹配制备成有机光伏器件，能提高光伏材料分子链段内和链段间排列的有序性和规整度，从而提高了光伏器件的载流子迁移率和光电转换效率，在聚合物太阳能电池光电材料领域有很好的应用前景。
【专利说明】含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电材料【技术领域】，特别是涉及含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]制备成本低、效能高的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前已商业化的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而具有优越的市场前景。自 1992 年 N.S.Sariciftci 等在 SCIENCE (N.S Sariciftci, L.Smilowitz, A.J.Heeger, et al.Science, 1992，258，1474)上报道共轭聚合物与C60之间的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。
[0003]但是目前目前聚合物太阳能电池的能量转换效率仍然比硅太阳能电池低，限制性能提高的主要制约因素有:聚合物太阳能电池相对较低的载流子迁移率，器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明旨在提供一种含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物，将亚烷基芴及其衍生物和二噻吩并吡咯类单体进行共聚后，得到的聚合物能增加载流子的传输性能，有利于载流子在活性层材料内部进行更为有效地传递；并且增加光谱的吸收范围，提高载流子迁移率的传输速度和效率，进而提高光电转换效率。
[0005]本发明的目的还在于提供含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法及应用。
[0006]第一方面，本发明提供了一种含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物，为如下结构式所示的化合物P ；
[0007]
【权利要求】
1.一种含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物，其特征在于，为如下结构式所示的化合物P ；
2.如权利要求1所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物，其特征在于，所述R1;R2独立地为辛烷基，十二烷基或2-乙基己烷基。
3.一种含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤: 分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B:
4.如权利要求3所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为四三苯基膦钯。
5.如权利要求4所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，所述催化剂与化合物A的摩尔比为0.005: 1~0.05:1。
6.如权利要求3所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为碳酸钠溶液；碳酸钠溶液摩尔用量为化合物A的摩尔用量的5~10倍。
7.如权利要求3所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、氯苯、氯仿或四氢呋喃。
8.如权利要求3所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，需对Suzuki耦合反应制得的所述含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物进行提纯分离，所述提纯分离方法为: 反应结束后，往反应液中加入去离子水和甲苯进行萃取，取有机相，接着用减压蒸馏的方法将产物与甲苯的混合溶液蒸干至约5ml，将其滴入到适量的无水甲醇中不断搅拌，逐渐有固体沉淀析出，经过抽滤、烘干后得到固体粉末；再将固体粉末用甲苯或氯仿溶解，用中性氧化铝过层析柱以除去催化剂，最后将产物与甲苯或氯仿的混合溶液旋干，得到所述含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物。
9.如权利要求3所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的制备方法，其特征在于，所述化合物A可由以下方法制备得到: (1)在惰性气体保护条件下，将2，7-二溴芴和叔丁醇钾以摩尔比为1:2.(Tl: 2.4混合，然后用注射器注入二硫化碳，其中2，7- 二溴芴和二硫化碳的摩尔比为1: 1.(Tl: 1.2，搅拌反应10-20分钟，然后用滴液漏斗滴加碘甲烷，2，7-二溴芴与碘甲烷的摩尔比为1:1.(Tl: 1.2，再持续搅拌反应4飞小时，得到产物2，7- 二溴-9-( 二硫甲基)亚甲基芴； (2)在_5°C及惰性气体保护条件下，将2，7-二溴-9-( 二硫甲基)亚甲基芴溶于无水的四氢呋喃溶剂并不断搅拌，再加入烷基溴化镁的乙醚溶液，烷基溴化镁用R1MgBr表示，其中，2，7- 二溴-9- (二硫甲基)亚甲基芴与烷基溴化镁的摩尔比为1:2.(Tl: 2.4，保持在(TC以下反应30-40分钟，然后加入四氯合铜酸二锂的四氢呋喃溶液搅拌反应10-48小时，其中2，7-二溴-9-二(硫甲基)亚甲基芴与四氯合铜酸二锂的摩尔比为25:1飞0:1，得到结构式如
10.如权利要求1所述的含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物的应用，其特征在于，所述含亚烷基芴与二噻吩并吡咯共聚物用于制备聚合物太阳能电池活性层中的给体材料。
【文档编号】H01L51/46GK103804633SQ201210440848
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】周明杰, 管榕, 黄佳乐, 黎乃元, 李满园 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司