[发明专利]一种2, 7-芴与二噻吩基噻唑并噻唑共聚物及其制备方法和包含其的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于有机太阳能电池材料领域，具体涉及一种2，7-芴与二噻吩基噻唑并噻唑共聚物及其制备方法和包含其的太阳能电池。 

背景技术

利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。有机半导体材料以其原料易得、价格低廉、工艺简单、稳定性强、光伏效应良好等优点备受关注。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE(N.SSariciftci，L.Smilowitz，A.J.Heeger，et al.Science，1992，258，1474)上报道共轭聚合物与C₆₀之间的光诱导电子转移现象后，有机聚合物太阳能电池逐渐成为研究的热点。近年来这方面的研究取得了飞速的发展，但是有机聚合物太阳能电池仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。为了使有机聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发具有较高能量转换效率的新型材料仍是这一领域的首要任务。 

发明内容

为解决上述有机聚合物太阳能电池低效率的问题，本发明提供了一种2，7-芴与二噻吩基噻唑并噻唑共聚物，所述共聚物结构新颖，溶解性能良好，成膜性能优良，具有较高能量转换效率，可用作太阳能电池材料。本发明还提供了该共聚物的制备方法以及包含该共聚物的太阳能电池。所述制备方法采用的原材料价廉易得，合成路线简单。 

一方面，本发明提供了一种式(I)的2，7-芴与二噻吩基噻唑并噻唑共聚物： 

其中，R₁，R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为10～100的整数。 

在优选的实施方案中，R₁与R₂相同或不同，分别选自CH₃、C₈H₁₇或C₂₀H₄₁。 

第二方面，本发明提供了一种2，7-芴与二噻吩基噻唑并噻唑共聚物式(I)的制备方法，包括如下步骤： 

(1)分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B， 

其中，R₁，R₂均为C₁～C₂₀的烷基； 

(2)在无氧环境下，将化合物A和化合物B加入至含有催化剂的有机溶剂中，化合物A和化合物B摩尔比为1∶1～1.2，加热进行Suzuki耦合反应，降至室温后终止反应，向所得溶液中加入甲醇沉析，通过索氏提取器提取之后依次用甲醇和正己烷抽提，然后用氯仿抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干，得到红色粉末，收集所得红色粉末真空干燥后即得式(I)所示共聚物 

其中，R₁，R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为10～100的整数。 

在优选的实施方案中，R₁与R₂相同或不同，分别选自CH₃、C₈H₁₇或C₂₀H₄₁。 

在优选的实施方案中，催化剂为无机碱与有机钯的混合物，或者有机钯与有机膦配体的混合物。 

在优选的实施方案中，无机碱为碳酸钾、碳酸钠或碳酸氢钠。 

在优选的实施方案中，有机钯为双三苯基膦二氯化钯、四三苯基膦钯或者 三二亚苄基丙酮二钯，所述有机钯与所述化合物A的摩尔比为1∶20～100。在更优选的实施方案中，所述有机钯与所述化合物A的摩尔比为1∶40～80。 

在优选的实施方案中，有机膦配体为三叔丁基膦、三对甲苯基膦或2-双环己基磷-2’，6’-二甲氧基联苯。 

在优选的实施方案中，有机钯与有机膦配体的混合物中有机钯与有机膦配体的摩尔比为1∶4～8。 

在优选的实施方案中，所述有机溶剂选自甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。 

在优选的实施方案中，Suzuki耦合反应的反应温度为70～130℃，反应时间为12～96小时。 

在更优选的实施方案中，Stille耦合反应的反应温度为90～100℃，反应时间为36～72小时。