[发明专利]含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光电子材料领域，特别是涉及一种含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

利用廉价的光电子材料制备低成本、高效能的半导体器件一直是半导体器件领域研究热点和难点。

在光伏领域，目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的光电子材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平，其市场前景将是非常巨大的。自1992年N.S.Sariciftci等报道共轭聚合物与C₆₀之间的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用聚苯并二噻吩(PTB7)与富勒烯衍生物PC₇₁BM共混体系的能量转化效率已经达到7.4％，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。

光电子材料是影响太阳能电池、电致发光器件等半导体器件的能量转换效率的重要因素。为了使聚合物太阳能电池、电致发光器件等半导体器件得到实际的应用，开发新型的光电子材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高半导体器件的能量转换效率的含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用。

一种含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物，具有以下通式：

其中，n为10~100之间的整数；

R₁为C₁~C₂₀的烷基或为如下结构单元：

R₂、R₃、R₄为H、C₁~C₂₀的烷基或C₁~C₂₀的烷氧基；

R₅、R₆为H或C₁~C₂₀的烷基。

一种含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，包括如下步骤：

提供化合物A和化合物B，化合物A的结构式为：

其中，R₁为C₁~C₂₀的烷基或为如下结构单元：

R₂、R₃、R₄为H、C₁~C₂₀的烷基或C₁~C₂₀的烷氧基；

化合物B的结构式为：

其中，R₅、R₆为H或C₁~C₂₀的烷基；及

在惰性气体氛围中，按摩尔比1:1~2:1将所述化合物A和化合物B溶于第一溶剂中，加入催化剂，于70℃~120℃下进行Stille偶合反应24~72小时，分离纯化后得到含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物，所述含苯并双噻二唑单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的分子通式为：.

其中，n为10~100之间的整数。

在其中一个实施例中，所述化合物A采用如下方法制备：

提供化合物C和化合物D，所述化合物C具有如下结构：

所述化合物D为R₁-NH₂，其中R₁为C₁~C₂₀的烷基或为如下结构单元：

其中，R₂、R₃、R₄为H、C₁~C₂₀的烷基或C₁~C₂₀的烷氧基；

在惰性气体的保护下，按摩尔比1:10将所述化合物C和化合物D加入第二溶剂中，回流反应8~14小时，分离纯化得到所述化合物A。