一種吡咯并吡咯二酮基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)太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域,其公開了一種吡咯并吡咯二酮基共聚物及其制備方法和應(yīng)用,該材料的結(jié)構(gòu)式如下:式中,R1、R2均為C1~C20的烷基,n為19~76的整數(shù)。本發(fā)明的吡咯并吡咯二酮基共聚物中,吡咯并吡咯二酮(DPP)具有吸收強(qiáng)、光化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),非常有潛力應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池中。DPP可以通過(guò)N原子上進(jìn)行烷基鏈的修飾,當(dāng)增加連接到DPP的3,6位的噻吩的長(zhǎng)度時(shí),吸收范圍變寬,同時(shí)帶隙也變?。卉淌且环N具有剛性平面結(jié)構(gòu)的化合物,它具有較高的熱穩(wěn)定性和空穴傳輸性能。將上述吡咯并吡咯二酮基共聚物應(yīng)用于太陽(yáng)能電池中,可以提高有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的光轉(zhuǎn)換率。
【專利說(shuō)明】-種化略并化略二鋼基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)太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域,尤其涉及一種化咯并化咯二麗基共聚物及 其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難 點(diǎn)。目前用于地面的娃晶電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高,使其應(yīng)用受到限制。為了降低電 池成本,拓展應(yīng)用范圍,長(zhǎng)期W來(lái)人們一直在尋找新型的太陽(yáng)能電池材料。有機(jī)半導(dǎo)體材 料W其原料易得、廉價(jià)、制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境穩(wěn)定性好、有良好的光伏效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。 自 1992 年 N. S. Sariciftci 等在 SCIENCE (N. S Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science, 1992, 258, 1474)上報(bào)道共輛聚合物與Ce。之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象后,人們 在聚合物太陽(yáng)能電池方面投入了大量研究,并取得了飛速的發(fā)展,但是仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電 池的轉(zhuǎn)換效率低得多。限制性能提高的主要制約因素有:有機(jī)半導(dǎo)體材料的光譜響應(yīng)與太 陽(yáng)福射光譜不匹配,有機(jī)半導(dǎo)體相對(duì)較低的載流子遷移率W及較低的載流子的電極收集效 率等。為了使聚合物太陽(yáng)能電池得到實(shí)際的應(yīng)用,開發(fā)新型的材料,進(jìn)而大幅度提高其能量 轉(zhuǎn)換效率仍是該一研究領(lǐng)域的首要任務(wù)。
[0003] 化咯并化咯二麗值P巧具有吸收強(qiáng)、光化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),非常有潛力應(yīng)用于有 機(jī)太陽(yáng)能電池中。DPP可W通過(guò)N原子上進(jìn)行焼基鏈的修飾,當(dāng)增加連接到DPP的3, 6位的 喔吩的長(zhǎng)度時(shí),吸收范圍變寬,同時(shí)帶隙也變小,該些性質(zhì)對(duì)于太陽(yáng)能電池的效率的提高是 有力的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于提供一種光轉(zhuǎn)換效率較高的化咯并化咯二麗基共聚 物。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006] 本發(fā)明提供的化咯并化咯二麗基共聚物,其結(jié)構(gòu)如式所示:
[0007]
【權(quán)利要求】
1. 一種吡咯并吡咯二酮基共聚物,其特征在于,其結(jié)構(gòu)式如下:
式中,Rp R2均為C1?C2tl的烷基,η為19?76的整數(shù)。
2. -種如權(quán)利要求1所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于,包括 如下步驟: 分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物A和Β,
在無(wú)氧環(huán)境下,將摩爾比為1:1?1. 2的化合物A和B添加入含有催化劑和堿溶液的 有機(jī)溶劑溶解后,于70?130°C下進(jìn)行Suzuki耦合反應(yīng)12?96小時(shí),停止反應(yīng)并冷卻到 室溫,分離提純反應(yīng)液,即得如下結(jié)構(gòu)式表示的所述吡咯并吡咯二酮基共聚物:
其中,Rp R2均為C1?C2tl的烷基,η為19?76的整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于,所述催 化劑為雙三苯基膦二氯化鈀或四三苯基膦鈀,且所述催化劑與所述化合物A的摩爾比為 1:20 ?1:100。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于,所述催 化劑為摩爾比為1:4?8的有機(jī)鈀與有機(jī)膦配體的混合物,且所述催化劑與所述化合物A 的摩爾比為1:20?1:100。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于,所述有 機(jī)鈀為醋酸鈀或三二氬芐基丙酮二鈀;所述有機(jī)膦配體為三(鄰甲基苯基)膦或2-雙環(huán)己 基勝-2 ',6 ' -二甲氧基聯(lián)苯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于,所述堿 溶液選自碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液及碳酸氫鈉溶液中的至少一種,且堿溶液中,堿溶質(zhì)與化 合物A的摩爾比為20:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6任一所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于, 所述有機(jī)溶劑選自甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至6任一所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于, Suzuki耦合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為90?120°C,反應(yīng)時(shí)間為24?72小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物的制備方法,其特征在于,分離提 純反應(yīng)液包括: 反應(yīng)停止后,向反應(yīng)液中加入甲醇進(jìn)行沉析,接著通過(guò)索氏提取器過(guò)濾沉析后的反應(yīng) 液之后依次用甲醇和正己烷抽提,然后以氯仿為溶劑再次抽提,收集氯仿溶液并旋干,得到 紅色粉末,收集后的紅色粉末在真空下50°C干燥24h,得到所述吡咯并吡咯二酮基共聚物。
10. -種權(quán)利要求1所述的吡咯并吡咯二酮基共聚物在有機(jī)太陽(yáng)能電池器件活化層中 作為電子給體材料的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK104513370SQ201310445041
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】周明杰, 張振華, 王平, 陳吉星 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