[发明专利]含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光电领域，尤其涉及一种含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的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，使其应用受到了限制。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。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE（N.S Sariciftci,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，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。

但是传统的聚合物的能带隙（HOMO能级与LUMO能级之间的能级差）较宽，吸收光谱与太阳光谱不能很好地匹配，降低了对太阳能光谱中光子的吸收率，从而使得使用传统的聚合物的有机太阳能电池的能量转换效率较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能带隙较窄的含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物及其制备方法。

此外，还有必要提供一种使用该含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物的有机太阳能电池器件和有机电致发光器件。

一种含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物，结构通式如下：

P:

其中，R₁、R₂、R₃和R₄为C₁～C₂₀的烷基；n为1～100的整数。

一种含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物的制备方法，包括如下步骤：

提供具有如下结构式的化合物A和化合物B：

A为：B为:其中，R₁、R₂、R₃和R₄为C₁～C₂₀的烷基；

在保护性气体氛围下，将摩尔比为1:1.5～1.5:1的所述化合物A和所述化合物B在含有有机钯催化剂的有机溶剂中进行Stille耦合反应，分离提纯后得到具有如下结构式的含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物P：

P:

其中，R₁、R₂、R₃和R₄为C₁～C₂₀的烷基；n为1～100的整数。

在其中一个实施例中，所述有机钯催化剂选自三(二亚苄基丙酮)二钯、四(三苯基膦)钯或双(三苯基膦)二氯化钯，所述有机钯催化剂与所述化合物A的摩尔比为1:2000～1:5。

在其中一个实施例中，所述Stille耦合反应的反应温度为50℃～120℃，反应时间为6小时～100小时。

在其中一个实施例中，所述分离提纯含联二硒吩-苯并二(苯并硒二唑)的共聚物P的步骤如下：向Stille耦合反应后的溶液中加入甲苯和去离子水的混合液进行萃取保留有机相，除去至少部分有机溶剂后加入乙醇中沉析并过滤，将过滤后得到的固体粉末干燥后用氯仿溶解，使用中性氧化铝层析，之后除去有机溶剂，再次用甲醇沉析并过滤，将过滤后得到的固体物用丙酮抽提，收集丙酮溶液后用甲醇沉析并过滤。

在其中一个实施例中，所述化合物A由如下步骤制得：

提供化合物C、正丁基锂及三丁基氯化锡，

化合物C的结构式为其中R₃、R₄为C₁～C₂₀的烷基；

在保护性气体氛围下，将所述化合物C加入四氢呋喃中，在-78℃下加入正丁基锂，所述化合物C和所述正丁基锂的摩尔比为1:2，搅拌反应1小时～2小时，在-78℃下加入三丁基氯化锡，所述三丁基氯化锡与所述化合物C的摩尔比为2:1，在-78℃下反应1小时，升温至室温搅拌反应6小时，加入饱和的氯化钠的水溶液终止反应，用无水乙醚萃取反应液，将得到的有机相干燥后抽滤，除去滤液中的溶剂，使用中性氧化铝柱层析得到所述化合物A。

在其中一个实施例中，所述化合物B由如下步骤制得：

提供具有如下结构式的化合物D和化合物E：