[发明专利]联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光电材料领域，特别是涉及一种联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

制备成本低、效能高的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前已商业化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太阳能电池材料。

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具有优越的市场前景。虽然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，但目前聚合物太阳能电池的能量转换效率仍然比硅太阳能电池低，原因之一是聚合物的载流子迁移率比无机单晶材料的迁移率低了好几个数量级。目前所使用的共轭聚合物光电池材料的光谱响应较载，其吸收光谱与太阳光谱不能很好地匹配，是导致能量转移效率低的另一重要原因。

因此，载流子迁移率高、光谱响应宽的聚合物光电材料对于提高聚合物太阳能电池的性能至关重要。

发明内容

基于此，有必要提供一种载流子迁移率较高、光谱响应较宽的联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物。

进一步，提供一种联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的制备方法及应用。

一种联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物，分子通式为：

其中，其中，R₁和R₂为C₁~C₂₀的烷基，R₃和R₄为C₁~C₂₀的烷基或H，n为1~100之间的整数。

一种联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)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，其中，所述化合物A的结构式为：

其中，R₁和R₂为C₁~C₂₀的烷基；

所述化合物B的结构式为：

其中，R₃和R₄为C₁~C₂₀的烷基或H；及

在惰性气体氛围中，按摩尔比1:1.5~1.5:1将所述化合A和化合物B溶于溶剂中，加入催化剂，于50℃~120℃下进行Stille偶合反应6小时~100小时，分离纯化后得到联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物，所述联二硒吩-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物的分子通式为：

其中，n为1~100之间的整数。

在其中一个实施例中，所述催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯、四（三苯基膦）钯或双三苯基磷二氯化钯。

在其中一个实施例中，所述催化剂的摩尔量为所述化合物A的摩尔量的0.05%~20%。

在其中一个实施例中，所述溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙醚、苯或甲苯。

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的结构式为：

所述化合物D的结构式为：

其中，R₁和R₂为C₁~C₂₀的烷基；

在惰性气体保护氛围中，将所述化合物C溶于第一溶剂中得到第一混合液，向所述第一混合液中滴加正丁基锂，于-90℃下搅拌反应2小时后，加入所述化合物D，于室温下反应10小时，分离纯化后得到所述化合物A；其中，所述正丁基锂与所述化合物C的摩尔比为2:1~4:1；所述化合物C和化合物D的摩尔比为1:2。

在其中一个实施例中，所述化合物C采用如下方法制备：

将2-氨基-5-硝基苯胺与吡啶溶于二氯亚砜中，于80℃~90℃回流反应24小时，分离纯化后得到5-硝基-2,1,3苯并噻二唑；

将所述5-硝基-2,1,3苯并噻二唑与氢溴酸进行混合得到混合物，将所述混合物升温至127℃回流，向所述混合物滴加液溴并回流4小时，分离纯化得到4,7-二溴-5-硝基-2,1,3苯并噻二唑；