含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物及其制備方法和太陽能電池器件的制作方法
【專利摘要】一種含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物，具有如下結(jié)構(gòu)式：其中，R1為C1～C20的烷基，R2為C1～C20的烷基，n為10～50的整數(shù)。該含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物含有噻吩并吡咯二酮單元和吩噻嗪單元，其噻吩并吡咯二酮基聚合物為給體-受體型共軛聚合物，它具有較高的空穴遷移率，高的開路電壓，較好的溶解性能和成膜性能，在300nm～800nm范圍內(nèi)具有較寬的吸收范圍，進而解決太陽能電池器件低效率問題。本發(fā)明還提供一種上述含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法及使用該含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的太陽能電池器件。
【專利說明】【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，尤其涉及一種含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物及其制備方 法和使用該含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的太陽能電池器件。 含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物及其制備方法和太陽能電 池器件 【【背景技術(shù)】】
[0002] 自1977年日本科學(xué)家白川英樹發(fā)現(xiàn)聚乙炔導(dǎo)電以來，這種被稱為"第四代高分 子"材料的導(dǎo)電聚合物以其突出的光電性能吸引了眾多科學(xué)家進行研究。導(dǎo)電高分子同具 有相同或相近用途的無機材料相比，具有密度低，易加工，合成選擇范圍廣等優(yōu)點。由于這 類材料結(jié)構(gòu)的共軛特性，使它能傳輸電荷，受激發(fā)光，從而能夠或潛在可能在許多電子或光 電子器件上得到應(yīng)用，例如包括聚合物發(fā)光二極管，光伏打電池，場效應(yīng)等。潛在的應(yīng)用前 景和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域促使科學(xué)家競相研究這類具有光電活性的共軛材料，包括共軛結(jié)構(gòu)小 分子，以及聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴等。
[0003] 研究人員一直在努力尋求改善和提高聚合物發(fā)光二極管、光伏打電池、場效應(yīng)性 能的方法，材料是最重要的因素之一。所以許多研究小組一直致力于開發(fā)具有高量子效率， 色純度好，長期穩(wěn)定性好的發(fā)光聚合物，以及可見光范圍吸收波段寬、載流子遷移率高的聚 合物。要實現(xiàn)這些目標，需要研制更多的新型共軛分子材料和聚合物材料，其中，設(shè)計合成 新型共軛單元就顯得十分重要。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 基于此，有必要提供一種能量轉(zhuǎn)化效率較高的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物。
[0005] 此外，還有必要提供一種含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法。
[0006] 此外，還有必要提供使用含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的太陽能電池器件。
[0007] -種含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物，具有如下結(jié)構(gòu)式：
[0008]
【權(quán)利要求】
1. 一種含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物，其特征在于，具有如下結(jié)構(gòu)式：
其中，Ri為Ci?C2(l的烷基，R2為Ci?C2(l的烷基，η為10?50的整數(shù)。
2. -種含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物Α和化合物Β， A為：
B為：
其中，1^為 Ci?C2(l的燒基，R2為G?C2(l的燒基； 在無氧環(huán)境中，將摩爾比為1:1?1:1. 2的化合物A和化合物B添加入含有催化劑的 有機溶劑中，在70°C?130°C進行Heck耦合反應(yīng)24小時?96小時，所述催化劑為有機鈀 或為有機鈀與有機磷配體的混合物，停止反應(yīng)后得到如下結(jié)構(gòu)式表示的含噻吩并吡咯二酮 單元的聚合物P :
其中，η為10?50的整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法，其特征在于， 所述有機溶劑選自甲苯、Ν，Ν-二甲基甲酰胺及四氫呋喃中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法，其特征在于， 所述有機鈀為雙三苯基膦二氯化鈀、四三苯基膦鈀、醋酸鈀或三二亞芐基丙酮二鈀，所述有 機膦配體為三叔丁基膦、三鄰甲苯基膦或2-雙環(huán)己基磷-2'，6' -二甲氧基聯(lián)苯，所述有機 鈀與所述有機膦配體的摩爾比為1:4?1:8。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法，其特征在于， 所述催化劑中的有機鈀與所述化合物Α的摩爾比為1:20?1:100。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法，其特征在于， 所述Heck耦合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為90°C?120°C，反應(yīng)時間為30小時?48小時。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物的制備方法，其特征在于， 還包括將含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物P進行分離純化的步驟，所述分離純化步驟如 下：向所述化合物A和化合物B進行Heck耦合反應(yīng)后的溶液中加入甲醇沉析并過濾，將過 濾得到的固體依次用甲醇和正己烷進行抽提，將經(jīng)過抽提后的固體用氯仿抽提，收集氯仿 溶液后蒸發(fā)溶劑得到純化后的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物P。
8. -種太陽能電池器件，包括活性層，其特征在于，所述活性層包括電子給體材料及電 子受體材料，所述電子受體材料為[6, 6]苯基-C61-丁酸甲酯或者[6, 6]-苯基-C71-丁酸甲 酯，所述電子給體材料為具有如下結(jié)構(gòu)式的含噻吩并吡咯二酮單元的聚合物P :
其中，&為Q?C2(l的烷基，R2為Q?C2(l的烷基，η為10?50的整數(shù)。
【文檔編號】H01L51/46GK104119509SQ201310147613
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】周明杰, 張振華, 王平, 鐘鐵濤 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(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司