[发明专利]二噻吩苯并三噻吩基聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料领域，尤其涉及一种二噻吩苯并三噻吩基（DTBTT）聚合物及其制备方法和应用。

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.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，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

本发明所要解决的问题在于提供一种光电转换效率较高的二噻吩苯并三噻吩基聚合物。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种二噻吩苯并三噻吩基聚合物，其通过下述步骤制得：

在无氧环境下，将结构式为的化合物A和结构式为的化合物B添加入含有催化剂的有机溶剂中溶解，所述化合物A和B摩尔比为1:1～1.2；溶解后得到的混合溶液于70～130℃下进行Stille耦合反应6～60小时，降温后停止耦合反应，分离提纯反应液，即得结构式为的所述二噻吩苯并三噻吩基聚合物；其中，R₁、R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为10-100之间的整数。

在优选实施例中，所述催化剂为双三苯基膦二氯化钯或四三苯基膦钯；或者

所述催化剂为有机钯与有机膦配体的混合物；所述混合物中，催化剂为有机钯与有机膦配体的摩尔比为1:4～8；所述有机钯为醋酸钯或三二氩苄基丙酮二钯；所述有机膦配体为三（邻甲基苯基）膦或者2-双环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯；优选所述混合物为醋酸钯与三（邻甲基苯基）膦的混合物或者三二氩苄基丙酮二钯与2-双环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯的混合物。

所述催化剂与所述化合物A的摩尔比为1:20～1:100。

在优选实施例中，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。

在优选实施例中，耦合反应的反应温度为90～120℃，反应时间为24～48小时。

在优选实施例中，分离提纯反应液处理包括：

反应停止泠却至室温后，向反应液中加入甲醇沉析，通过索氏提取器过滤之后依次用甲醇和正己烷抽提；然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到固体粉末，将收集的固体粉末在真空下50℃干燥24h后，即得如所述二噻吩苯并三噻吩基聚合物。

在优选实施例中，无氧环境由氩气和氮气中的至少一种气体构成。

本发明还提供一种上述二噻吩苯并三噻吩基聚合物的制备方法，包括如下步骤：

在无氧环境下，将结构式为的化合物A和结构式为的化合物B添加入含有催化剂的有机溶剂中溶解，所述化合物A和B摩尔比为1:1～1.2；溶解后得到的混合溶液于70～130℃下进行Stille耦合反应6～60小时，降温后停止耦合反应，分离提纯反应液，即得结构式为的所述二噻吩苯并三噻吩基聚合物；其中，R₁、R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为10-100之间的整数。

本发明又提供一种上述二噻吩苯并三噻吩基聚合物在有机太阳能电池活化层领域中的应用。

本发明提供的二噻吩苯并三噻吩基聚合物中，含有二噻唑苯并三唑单元和二噻吩硅杂环戊二烯单元；因此，该聚合物为给体-受体型共轭聚合物，它具有较高的空穴迁移率，高的开路电压，较好的溶解性能和成膜性能，在300nm～700nm范围内具有较宽的吸收范围，可以提高该聚合物在有机太阳能电池中光电转化效率。

另，上述二噻吩苯并三噻吩基聚合物的制备方法，采用了较简单的合成路线，从而减少工艺流程，原材料价廉易得，使得制造成本降低。

附图说明

图1为实施例1制得的二噻吩苯并三噻吩基聚合物的紫外可见吸收光谱图；

图2为实施例6制得的有机太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式