含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。一種含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料，具有以下結(jié)構(gòu)式：其中，n為10~100之間的整數(shù)；R1為H或C4~C40的烷基；R2為H或C4~C40的烷基；R1和R2不同時為H。上述含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料與電子受體材料制成的太陽能電池器件經(jīng)過退火后，能提高材料分子鏈段內(nèi)和鏈段間排列的有序性和規(guī)整度，從而提高了太陽能電池器件的載流子遷移率，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子材料領(lǐng)域，特別是涉及一種含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]高效率太陽能電池通常是以無機半導(dǎo)體為原料，但目前市場上主要的硅晶太陽能電池由于生產(chǎn)過程工藝復(fù)雜，污染嚴重，耗能大，成本高，抑制了其商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展。因此利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點和難點。有機半導(dǎo)體材料一方面由于有機材料的環(huán)境穩(wěn)定性好、合成成本低、功能易于調(diào)制、柔韌性及成膜性都較好；另一方面由于有機太陽能電池加工過程相對簡單，可低溫操作，器件制作成本也較低等優(yōu)點而備受關(guān)注，成為最為廉價和有吸引力的太陽能電池材料。除此之外，有機太陽能電池的潛在優(yōu)勢還包括:可實現(xiàn)大面積制造、可使用柔性襯底、環(huán)境友好、輕便易攜等。 [0003]目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用聚苯并二噻吩(PTB7)與富勒烯衍生物PC71BM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到7.4%，但是仍比無機太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要提供一種能夠提高太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]一種含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料，具有以下結(jié)構(gòu)式:
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)式:
2.一種含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供化合物A和化合物B，化合物A的結(jié)構(gòu)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述分離純化的步驟為: 往反應(yīng)體系中加入甲苯或氯仿，及去離子水進行萃取，取有機相，用減壓蒸餾的方法將所述有機相蒸發(fā)至5毫升至15毫升，再將所述有機相滴入到無水甲醇中不斷攪拌，逐漸有固體沉淀析出，經(jīng)過抽濾、烘干后得到固體粉末，再將所述固體粉末用甲苯或氯仿溶解，用中性氧化鋁過層析柱以除去催化劑，最后經(jīng)旋干，得到提純后的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述化合物A采用如下方法制備: 提供化合物C，化合物C的結(jié)構(gòu)式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述分離純化的步驟為: 反應(yīng)結(jié)束后,加入飽和NaCl溶液洗滌’使用氯仿或甲苯萃取,再使用無水Na2SO4或無水MgSO4干燥，抽濾后收集濾液，旋蒸掉溶劑后得到粗產(chǎn)物，將所述粗產(chǎn)物使用二氯甲烷為淋洗液進行硅膠層析柱分離，得到提純后的化合物Α。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述化合物C采用如下方法制備: 提供化合物D，化合物D的結(jié)構(gòu)式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述分離純化的步驟為: 將反應(yīng)產(chǎn)物用硅藻土過濾收集，然后用乙酸乙酯將硅藻土過濾后的液相濾液層進行萃取，然后將所述萃取物用質(zhì)量濃度10%的氫氧化鈉水溶液、飽和的焦亞硫酸鈉溶液和鹽水依次洗滌，再用硫酸鈉干燥并減壓蒸餾，并用石油醚過硅膠柱層析，減壓蒸餾后的產(chǎn)物在-35° (T-40° C用2-甲基戊烷為溶劑進行重結(jié)晶，最終得到純化后的化合物C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述化合物D采用如下方法制備: 在通氮氣保護的室溫條件下，在均勻攪拌下往溶解了 2，7-二溴芴的無水二甲基亞砜中加入叔丁醇鉀，其中2，7-二溴芴與叔丁醇鉀的摩爾比為1:2.0-2.4，然后注入二硫化碳攪拌反應(yīng)10-20分鐘，其中2，7-二溴芴與二硫化碳的摩爾比為1:1.(Tl.2，然后滴加碘甲烷后再持續(xù)攪拌反應(yīng)4飛小時，分離純化后得到化合物D。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述分離純化的步驟為: 將反應(yīng)后的生成物倒入冰水混合物中，再加入濃氨水以除掉未反應(yīng)的碘甲烷，然后進行過濾，水洗，烘干后，用乙酸乙酯和四氫呋喃2:1的混合溶劑進行重結(jié)晶，最終得到純化后的化合物D。
10.如權(quán)利要求1所述的含亞烷基芴與噻吩并吡咯二酮的有機聚合物半導(dǎo)體材料在聚合物太陽能電池器件中的應(yīng)用。
【文檔編號】H01L51/46GK103772653SQ201210395250
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 黃佳樂, 李滿園, 黎乃元 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