含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，其公開了一種含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應(yīng)用；該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)通式：式中：n為10~60之間的整數(shù)；R1、R2相同或不同地為H、C1~C16的烷基；R3、R4相同或不同地為H、C1~C16的烷基或C1~C16的烷氧基；R5、R6相同或不同地表示為H或C1-C16的烷基、C1~C16烷氧基或F。本發(fā)明提供的含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，通過(guò)苯并噻吩類單體與其他強(qiáng)的受體單元（苯并噻二唑）共聚，形成一種“弱給體-強(qiáng)受體”的共聚物分子，提高材料對(duì)太陽(yáng)光的利用率。
【專利說(shuō)明】含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料，尤其涉及一種含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)太陽(yáng)能電池由于具有無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池?zé)o法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如成本低廉，制作工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品重量輕，可大面積柔性制備等優(yōu)點(diǎn)而作為一種具有潛力的可再生能源受到人們的廣泛關(guān)注。在過(guò)去的十年里，有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能有了穩(wěn)步提高，能量轉(zhuǎn)換效率已接近10%。盡管有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率得到了大幅提高，但是，到目前為止，有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池還是要低很多。因此，要想實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽(yáng)能電池的商業(yè)化，開發(fā)新型的有機(jī)半導(dǎo)體材料對(duì)于提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率具有重要意義。
[0003]由于近年來(lái)在共軛聚合物的設(shè)計(jì)和器件制造工藝上的進(jìn)步，聚合物太陽(yáng)能電池的效率已取得很大提高。聚合物太陽(yáng)能電池未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)之一就是合成新型的P-型共軛聚合物，它需要具備以下特點(diǎn):(a)良好的溶解性，有利于溶劑加工，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)(b)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)光光譜有寬而強(qiáng)的吸收(C)高的載流子遷移率，有利于載流子傳輸。其中如何拓寬聚合物材料的光吸收范圍，使其光吸收范圍最大程度地覆蓋整個(gè)太陽(yáng)光光譜將是研究的重點(diǎn)。在半導(dǎo)體聚合物骨架中選擇合適的單體，有利于將聚合物的光吸收范圍拓寬到紅外、近紅外光區(qū)。其中的策略之一是在聚合物骨架中引入富電子的給體單元和缺電子的受體單元。通過(guò)給受體中這種“推-拉電子”的相互作用，降低共軛聚合物的能隙，使其吸收帶向紅外及近紅外低能波段移動(dòng)。
[0004]苯并噻二吩類衍生物`，兩個(gè)噻吩通過(guò)苯環(huán)稠環(huán)在一個(gè)平面內(nèi)，增強(qiáng)了其平面性和剛性結(jié)構(gòu)，具有較高的光、熱和環(huán)境穩(wěn)定性。位于中心的苯環(huán)降低了兩側(cè)噻吩環(huán)的富電子數(shù)，使其具有較低的HOMO能級(jí)。由于其擴(kuò)展的共軛大π鍵體系，π鍵之間的π-π堆疊具有較高的載流子遷移率，因此，它在有機(jī)電子等領(lǐng)域都顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于提供一種可以提高有機(jī)半導(dǎo)體器件的光電轉(zhuǎn)換效率的含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，具有如下結(jié)構(gòu)通式:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，其特征在于，該共聚物具有如下結(jié)構(gòu)通式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物，其特征在于，η為12~50之間的整數(shù)。
3.一種含苯并噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 無(wú)氧環(huán)境下，將結(jié)構(gòu)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述化合物Ml是采用如下步驟制得: 將結(jié)構(gòu)式為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共聚物，其特征在于，η為12~50之間的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，Stille耦合反應(yīng)結(jié)束后，還包括對(duì)所述共聚物進(jìn)行純化處理過(guò)程: 將Stille耦合反應(yīng)得到的反應(yīng)液蒸干至約5ml左右，將其滴入到無(wú)水甲醇中不斷攪拌約，然后逐漸有固體沉淀析出，經(jīng)過(guò)抽濾、烘干后得到固體粉末；再將固體粉末用氯仿溶解，用中性氧化鋁過(guò)層析柱，除去催化劑，最后將聚合物溶液旋蒸至剩5ml左右，將其滴入甲醇溶劑中并攪拌數(shù)小時(shí)，最后將聚合物收集烘干，得到純化的所述共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為四(三苯基膦)鈀或二(三苯基膦)二氯化鈀；所述催化劑的摩爾用量為化合物M2摩爾用量的0.0f 5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為摩爾比為1:2~20的三(二亞芐基丙酮)二鈀與三(鄰甲基苯基)膦的混合物；所述催化劑的摩爾用量為化合物M2摩爾用量的0.01~5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、苯和甲苯中的至少一種。
10.權(quán)利要求1所述的共聚物在有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)場(chǎng)效 應(yīng)晶體管中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C09K11/06GK103665345SQ201210361380
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 李滿園, 黃佳樂(lè), 黎乃元 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