[发明专利]含硅噻吩有机光电材料、其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种含硅噻吩有机光电材料、其制造方法及其应用。

背景技术

当今世界经济主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然气等基础之上的经济。然而，这些不可再生的化石能源都在不断的枯竭。进入21世纪以来，全球性的能源问题以及随之而来的环境污染和气候变暖等问题日益凸现和逐渐加剧。由于太阳能具有分布普遍和广阔，资源数量多，无污染，清洁，安全以及获取方便等突出优点，被认为是最有希望的可再生能源之一。太阳能电池直接把太阳光能转化成电能，是利用太阳能切实可行的有效方法。然而，目前商品化的太阳能电池还局限于硅基等无机太阳能电池，但它们的价格过于昂贵，超出了目前人们普遍可以接受的程度，这大大限制了它们的使用范围。为了降低电池成本，拓展应用范围，长期以来，人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。

有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池，相对于无机半导体材料来源有限、价格昂贵、有毒、制备工艺复杂、成本太高等而言，它具有无机太阳能电池无法比拟的一些优点，如材料来源广泛、结构多样性和可调控性、成本低廉、安全环保、制作工艺简单、产品重量轻、可大面积柔性制备等等，可以广泛应用在建筑、照明和发电等多种领域，具有重要的发展和应用前景。因此，国内外众多的研究机构和企业等都给予了相当的关注和投入。然而，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率比无机太阳能电池还是要低很多。因此，开发新型的有机光电材料对于提高有机太阳能电池及其它半导体器件的效率具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，提供一种光谱响应宽、稳定性好的含硅噻吩有机光电材料，以及一种合成路线简单、成本低的含硅噻吩有机光电材料制造方法。

本发明实施例还提供上述含硅噻吩有机光电材料在制造太阳能电池器件、有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机光存储器件、有机非线性材料或有机激光器件中的应用。

一种含硅噻吩有机光电材料，其包含以下结构式(1)表示的化合物：

式中：R₁、R₂、R₃、R₄是相同或不同的表示为H或C₁-C₂₀的烷基；m、n是相同或不同的表示为0-10之间的整数。

一种含硅噻吩有机光电材料制造方法，其包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A、B、C以及丙二腈，

式中：R₁、R₂、R₃、R₄是相同或不同的表示为H或C₁-C₂₀的烷基；m、n是相同或不同的表示为0-10之间的整数，An为C₁-C₄的烷基；

在催化剂和溶剂的条件下，将化合物A和B分别与丙二腈进行缩合反应或者将化合物A和B与化合物C进行Stille耦合反应；

在催化剂和溶剂的条件下，将缩合反应的产物与化合物C进行Stille耦合反应或者将Stille耦合反应的产物与丙二腈进行缩合反应，获得如下结构式(1)表示的化合物：

以及，上述含硅噻吩有机光电材料在制造太阳能电池器件、有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机光存储器件、有机非线性材料或有机激光器件中的应用。

在上述含硅噻吩有机光电材料中，其具有多个噻吩环结构，由于噻吩环是五元环结构，符合休克儿规则，具有适中的能带隙，较宽的光谱响应，较好的热稳定性和环境稳定性。而且，由于上述含硅噻吩有机光电材料中具有两对氰基，氰基为吸电子基团，可进一步加宽材料的光谱响应范围，并且还可提高材料的光电性能。更进一步，材料中的含硅噻吩单元不仅具有上述类似作用，而且两个噻吩环在同一个平面上，这种结构可以有效增加分子的共轭性能，降低材料的能隙，扩大对太阳光的吸收范围。在上述含硅噻吩有机光电材料制造方法中，采用较简单的合成路线，从而降低制造成本。上述含硅噻吩有机光电材料应用于太阳能电池器件、有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机光存储器件、有机非线性材料或有机激光器件中时，可提高其光电或半导体相关性能，并能减轻器件的质量，且便于大批量的制备。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的含硅噻吩有机光电材料制造方法流程图；

图2是采用本发明实施例的含硅噻吩有机光电材料的太阳能电池器件结构示意图。