含2,7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物、其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機半導體材料領域，其公開了一種含2,7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物及其制備方法和應用；該共聚物具有如下結構通式：式中：R1、R2、R3分別為相同或不相同的C1～C20的烷基；n為1-100之間的整數。本發(fā)明提供的含2,7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物，苯并二(苯并噻二唑)是一種非常優(yōu)異的給體材料，苯并二(苯并噻二唑)具有結構簡單、對稱，電子離域性能好等優(yōu)點，且具有平面結構，是一種非常優(yōu)異的受體材料，由2,7-咔唑和苯并二(苯并噻二唑)構成的共聚物能夠形成一種很強的給體-受體結構，有利于降低材料的能帶隙，從而擴大太陽光吸收范圍，提高光電轉化效率。
【專利說明】含2, 7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物、其制備方
法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及有機半導體材料，尤其涉及一種含2，7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]有機太陽能電池是一種新型的太陽能電池，相對于無機半導體材料來源有限，價格昂貴，有毒，制備工藝復雜，成本太高等而言，它具有無機太陽能電池無法比擬的一些優(yōu)點，如材料來源廣泛，結構多樣性和可調控性，成本低廉，安全環(huán)保，制作工藝簡單，產品重量輕，可大面積柔性制備等等，可以廣泛應用在建筑、照明和發(fā)電等多種領域，具有重要的發(fā)展和應用前景。因此，國內外眾多的研究機構和企業(yè)等都給予了相當的關注和投入。然而，到目前為止，有機太陽能電池的光電轉換效率比無機太陽能電池還是要低很多。因此，開發(fā)新型的有機半導體材料對于提高有機太陽能電池的效率具有重要意義。
[0003]目前聚合物太陽能電池的能量轉換效率仍然比硅太陽能電池低，原因之一是由于聚合物的載流子遷移率比無機單晶材料的遷移率低了好幾個數量級。目前所使用的共軛聚合物光電池材料的吸收光譜與太陽光譜不能很好地匹配，是導致能量轉移效率低的另一重要原因。為進一步提高聚合物太陽能電池的性能，一方面可采用具有較寬吸收光譜的極窄帶隙聚合物做給體和受體，提高對太陽能的吸收利用，另一方面可采用退火、加入表面活性劑等材料對器件進行優(yōu)化。
[0004]苯并噻二唑單元具有優(yōu)異的還原可逆性，與鎂、鋁等金屬陰極的功函值非常接近；屬于缺電子型芳香環(huán)化合物，具有強吸電子能力，是一種優(yōu)良的受體單元具有較好的電子傳輸性質，同時還可以調節(jié)材料的能隙。
[0005]菲由三個六元環(huán)并成，所有原子在同一個平面上，具有良好電子空穴傳輸能力，而且分子的剛性有利于提高材料的熱穩(wěn)定性能，而且菲的9，10位容易修飾，可以利用簡便的方法引入供電子基團和受電子基團，調節(jié)其供/吸電子性能。因此它在有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、場效應晶體管等光電材料中有著廣泛的應用
[0006]2，7-咔唑是一個良好的空穴傳輸單元，結合咔唑的N原子易于修飾，以及含咔唑聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性的優(yōu)點，與窄帶2，1，3-苯并噻二唑共聚來調節(jié)聚合物的帶隙，并將其吸收帶邊推向紅外及近紅外區(qū)。目前已經廣泛應用與有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、場效應晶體管等光電材料中。
[0007]然而，同時含2，7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物目前仍沒有文獻和專利報道，這就大限制了它的應用范圍。

【發(fā)明內容】

[0008]基于上述問題，本發(fā) 明所要解決的問題在于提供一種含2，7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物[0009]本發(fā)明的技術方案如下:
[0010]一種含2，7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物，該共聚物具有如下結構通
式:
[0011]
【權利要求】
1.一種含2，7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物，其特征在于，該共聚物具有如下結構通式:
2.根據權利要求1所述的共聚物，其特征在于，n為40-60之間的整數。
3.—種含2，7-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)的共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:


惰性氛圍下，將摩爾比為1:2的結構式為
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，η為40-60之間的整數。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述化合物A是采用如下步驟制得:

將結構式為
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述第一催化劑為醋酸鈀，該第一催化劑的摩爾用量為化合物A的10% ;所述堿溶液為Bu3N溶液，該堿溶液中堿溶質Bu3N的摩爾用量與化合物B的摩爾用量之比為1:1 ;所述第一溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述第二催化劑為四(三苯基膦)鈀、三(二亞芐基丙酮)二鈀或二(三苯基膦)二氯化鈀；該第二催化劑的摩爾量為化合物C摩爾量的0.05~20% ;所述第二溶劑為四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯。
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述堿為碳酸鉀、碳酸銫、叔丁醇鉀、叔丁醇鈉或碳酸鈉；堿的摩爾量為化合物E的摩爾量的2~20倍。
9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，Suzuki耦合反應時，反應溫度為70~100°C，反應時間為24~72小時。
10.權利要求1所述的共聚物在有機太陽能電池、有機電致發(fā)光器件中的應用。
【文檔編號】H01L51/46GK103665344SQ201210361375
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權日:2012年9月25日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 黎乃元, 黃佳樂, 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