二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物及其制備、用途
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物及其制備、用途；所述半導(dǎo)體聚合物的結(jié)構(gòu)式如式(I)所示：(I)，其中，50＞n＞1；本發(fā)明還涉及前述二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法以及其作為半導(dǎo)體有機(jī)層在聚合物太陽能電池測試中的用途。本發(fā)明披露的合成方法簡單有效，得到的目標(biāo)聚合物分子量分布較窄；本發(fā)明的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物主鏈具有剛性平面的大π共軛體系，材料可溶液加工處理，且具有較低的能帶隙，可以應(yīng)用于光伏器件。
【專利說明】二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物及其制備、用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可溶液加工的有機(jī)半導(dǎo)體材料，尤其是一種二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物及其制備、用途。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球?qū)δ茉葱枨蟮娜找嬖黾?，石油、煤炭、天然氣等傳統(tǒng)能源日益枯竭。作為可再生環(huán)保的綠色能源，太陽能的充分利用是解決目前人類所面臨的能源短缺和環(huán)境污染等問題的根本途徑
[0003]目前，幾乎所有商品化的太陽能電池都是由硅或無機(jī)化合物制成，然而其高成本、高耗能、制造過程中產(chǎn)生有害物質(zhì)和不易柔性加工等缺點(diǎn)，使得人們開始關(guān)注有機(jī)太陽能電池的開發(fā)和研究。自20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)從共軛聚合物向富勒烯存在光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，以及建立本體異質(zhì)結(jié)構(gòu)型以來，基于共軛聚合物/富勒烯為光電轉(zhuǎn)換活性層的聚合物太陽能電池獲得了長足的發(fā)展，具有極大的潛力。其分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間大；具有重量輕、柔韌性好，可制備成大面積柔性器件；電池器件制作工藝簡單，可采取印刷、噴墨、打印等溶液加工法，成本低等突出的優(yōu)勢，是近年來研究的熱點(diǎn)，也逐漸成為未來太陽能電池的發(fā)展趨勢。但相對于無機(jī)太陽能電池來說，聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率依舊較低，且性能不夠穩(wěn)定。為獲得高效耐用的聚合物太陽能電池，國內(nèi)外科學(xué)家在改進(jìn)光伏材料、優(yōu)化器件制備等方面進(jìn)行了深入的研究。作為聚合物太陽能電池的重要組成部分，光活性層材料的改進(jìn)，尤其是共軛聚合物光伏材料的改進(jìn)對提高太陽能電池綜合性能和光電轉(zhuǎn)化效率具有非常重要的意義。因此設(shè)計(jì)和合成綜合性能優(yōu)良的新型共軛聚合物材料對提高太陽能電池綜合性能具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物及其制備、用途。本發(fā)明的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物含有剛性平面的大η共軛的可溶性的二維共軛萘并二呋喃單元和苯并噻二唑單元，屬于可溶液加工的主鏈共軛低能帶隙聚合物，聚合物太陽能電池研究表明這類材料具有較高的薄膜光伏應(yīng)用潛力。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]第一方面，本發(fā)明涉及一種二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物，所述半導(dǎo)體聚合物的結(jié)構(gòu)式如式(I)所示:
【權(quán)利要求】
1.一種二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物，其特征在于，所述半導(dǎo)體聚合物的結(jié)構(gòu)式如式(I)所示:

2.一種如權(quán)利要求1所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體聚合物的制備方法包含如下步驟: 步驟一，在以碳酸鉀為催化劑、N，N-二甲基甲酰胺為溶劑的條件下，1，5_ 二羥基萘與溴代乙醛縮二乙醇反應(yīng)生成化合物I ; 步驟二，在以二氯甲烷為溶劑的條件下，化合物I與N-溴代丁二酰亞胺反應(yīng)生成化合物2 ; 步驟三，在以多聚磷酸為催化劑、二氯甲烷為溶劑的條件下，化合物2發(fā)生閉環(huán)反應(yīng)生成化合物3 ； 步驟四，在以Pd(PPh3)2C12為催化劑、甲苯為溶劑、N2氛圍的條件下，化合物3與4，5-二癸基-2-三正丁基錫-噻吩反應(yīng)生成化合物NDFT ； 步驟五，化合物NDFT依次與正丁基鋰、三甲基氯化錫反應(yīng)生成化合物Ml ； 步驟六，化合物Ml與化合物DTBT
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述1，5_ 二羥基萘與溴代乙醛縮二乙醇的摩爾比為1:2~1:4，反應(yīng)溫度為 80 ~120°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述化合物I與N-溴代丁二酰亞胺的摩爾比為1:2，反應(yīng)溫度為-30~(TC。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述閉環(huán)反應(yīng)溫度為90~130°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法，其特征在于，步驟四中，所述化合物3與4，5- 二癸基-2-三正丁基錫-噻吩的摩爾比為1:5，反應(yīng)時(shí)間為36~72小時(shí)，反應(yīng)溫度為90~130°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物的制備方法，其特征





CftNi3在于，步驟六中，所述化合物Ml與化合物DTBT
8.—種如權(quán)利要求1所述的二維共軛萘并二呋喃基的半導(dǎo)體聚合物與PC61BM共混作為半導(dǎo)體有機(jī)層在 聚合物太陽能電池測試中的用途。
【文檔編號】H01L51/46GK103467712SQ201310379968
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】李樹崗, 張清, 鄧平, 李勝夏 申請人:上海交通大學(xué)