含喹喔啉基的聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽能電池器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，其公開了含喹喔啉基的聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽能電池器件；該聚合物具有如下結(jié)構(gòu)式：式中，R為C1～C20的烷基。本發(fā)明的含喹喔啉基的聚合物，為有機(jī)太陽能電池材料，三苯胺上的N原子具有很強(qiáng)的給電子能力，是一種良好的空穴傳輸單元；喹喔啉是一個(gè)重要的電子受體單元，通過雙噻吩修飾后具有帶隙較窄及對(duì)太陽光有較高的吸收系數(shù)和較寬的吸收范圍等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】含喹喔啉基的聚合物及其制備方法和有機(jī)太陽能電池器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種含喹喔啉基的聚合物及其制備方法。本發(fā)明還涉及使用含喹喔啉基的聚合物作為活性層電子給體材料的有機(jī)太陽能電池器件。

【背景技術(shù)】
[0002]本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池因?yàn)槠涞统杀?，重量輕，制備工藝簡單和可制備成大面積柔性器件等優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛關(guān)注。基于共軛聚合物給體，富勒烯衍生物受體的聚合物太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 9.2%。雖然可溶液加工的有機(jī)小分子太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率仍然低于相應(yīng)的聚合物，但是其明確的分子結(jié)構(gòu)，確定的分子量和高純度等優(yōu)點(diǎn)使得基于小分子的有機(jī)太陽能電池成為新的研究熱點(diǎn)。
[0003]目前，基于可溶液加工的有機(jī)小分子太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過了6%。但相對(duì)于有機(jī)聚合物太陽能電池而言，有機(jī)小分子太陽能電池仍然存在很多不足之處。其中，吸收光譜與太陽光不匹配是首要的因素。而且給受體結(jié)構(gòu)的有機(jī)共軛分子由于可以通過引入不同的給受體基團(tuán)，來調(diào)節(jié)分子的共平面性、分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)分子的吸收性質(zhì)、能級(jí)結(jié)構(gòu)以及載流子遷移率等，因而成為一類極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C(jī)小分子太陽能電池材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種具有較低的HOMO能級(jí)、窄帶隙、高遷移率、較寬的吸收范圍的含喹喔啉基的聚合物。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種含喹喔啉基的聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下:
[0007]

【權(quán)利要求】
1.一種含喹喔啉基的聚合物，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式如下:
式中，R為C1-C2ci的烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含喹喔啉基的聚合物，其特征在于，包括以下聚合物中的一種:
3.—種含喹喔啉基的聚合物的制備方法，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B，
其中，R均為C1-C2tl的烷基； 在無氧環(huán)境下，將摩爾比為1:2~2.4的化合物A和B添加入含有催化劑和堿溶液的有機(jī)溶劑中溶解，隨后于70~130°C下進(jìn)行Suzuki耦合反應(yīng)12~48小時(shí)，停止耦合反應(yīng)后，分離提純反應(yīng)液，得到如下結(jié)構(gòu)式的含喹喔啉基聚合物:
式中，n?的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含喹喔啉基的聚合物的制備方法，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；或者，所述催化劑為有機(jī)鈀與有機(jī)膦配體的混合物，且混合物中，有機(jī)膦配體的摩爾量是有機(jī)鈀摩爾量的4~8倍；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所述的含喹喔啉基的聚合物的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)鈀為醋酸鈀或者三二氬芐基丙酮二鈀；有機(jī)膦配體為三鄰甲苯基膦或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3所述的含喹喔啉基的聚合物的制備方法，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；所述堿溶液中，堿溶質(zhì)的摩爾量為化合物A摩爾量的20倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含喹喔啉基的聚合物的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為甲苯、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3所述的含喹喔啉基的聚合物的制備方法，其特征在于，Suzuki耦合反應(yīng)溫度為90~120°C，反應(yīng)時(shí)間為24~36小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含喹喔啉基的聚合物的制備方法，其特征在于，分離提純反應(yīng)液包括: 耦合反應(yīng)后，用二氯甲烷萃取多次反應(yīng)液，并合并萃取獲得的有機(jī)相；接著用無水硫酸鎂干燥后旋干有機(jī)相，獲得粗產(chǎn)物；粗產(chǎn)物采用體積比為10:1的石油醚與乙酸乙酯混合液為淋洗液，經(jīng)硅膠層析柱分離得到晶體物質(zhì)，該晶體物質(zhì)在真空下50°c干燥24h后，得到所述含喹喔啉基聚合物。
10.一種有機(jī)太陽能電池器件，其特征在于，其活性層的電子給體材料采用如下結(jié)構(gòu)式的含喹喔啉基的聚合物:
式中，R為C1-C2tl的烷基。
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK104177345SQ201310204549
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】周明杰, 張振華, 王平, 黃輝 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