专利名称：含双噻吩并吡咯单元苝四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用的制作方法
含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方
法和应用
技术领域：
本发明涉及共轭聚合物，尤其涉及一种含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用。
背景技术：
利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域研究的热点和难点。传统的用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，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C6tl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。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PTB7与PC71BM共混体系的能量转化效率已经达到 7. 4% (Y. Liang et al. ,Adv. Mater. ；DOI :10. 1002/adma. 200903528)，但仍比无机太阳能电池的转换效率低得多，限制性能提高的主要制约因素有有机半导体器件相对较低的载流子迁移率，器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，高光子通量的红光区没有被有效利用以及载流子的电极收集效率低等。茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物具有大的共苯环平面结构和两个亚胺环结构，在可见光区域有很强的吸收，具有较高的光、热和环境稳定性，同时具有较高电子亲和能(较低的LUMO能级)，并且由于其共轭大π键之间的π-π堆叠使沿堆叠方向具有很高的电子迁移率，因此，它在有机太阳电池等多种领域都显现出广阔的应用前景。但是，由于茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物含有大的平面共轭体系和良好的分子共平面性，分子间大η键的相互作用很强，具有较大的晶格能，因而其溶解性较差，在成膜加工性能较差，导致制备的器件很容易发生相分离问题，影响激子扩散的效率，从而导致能量的损失。另外，由于茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物的吸收光谱主要集中在可见区，吸收范围还不够宽，与太阳光的发射光谱匹配度还不够高，不能有效地利用太阳光，也会降低有机太阳能电池的光电转换效率。
发明内容基于此，有必要提供一种溶解性好，光吸收范围宽的双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物。一种含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，结构式为
权利要求
1. 一种含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，其特征在于，结构式为
2. 一种含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤分别提供如下结构式的化合物A、B ；
3.如权利要求2所述的含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述Mille偶合反应步骤中，所述化合物A、B的摩尔比为1 1.5 1 ；所述 Stille偶合的反应温度为50-120°C，反应时间为对-7池。
4.如权利要求2所述的含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于所述催化剂的用量占化合物A、B总摩尔用量的0. 01% 5% ；所述催化剂为有机钯或有机钯与有机膦配体的混合物； 所述有机钯为 Pd2 (dba) 3、Pd (PPh3) 4 或 Pd (PPh3) 2C12 ； 所述有机膦配体为P (o-Tol) 3。
5.如权利要求4所述的含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，当所述催化剂为有机钯与有机膦配体的混合物时，所述有机钯与有机膦配体的摩尔比为1 2 20。
6.如权利要求2所述的含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二氧六环、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一种；所述无氧环境是由氮气和/或惰性气体构成的。
7.如权利要求2所述的含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，还包括对Mille偶合反应的产物进行沉降、干燥处理的步骤，具体包括如下步骤511、将所述共聚物溶液滴加到甲醇中，进行沉降处理，然后抽滤，甲醇洗涤，干燥，得含杂共聚物胶体；随后用甲苯溶解，得共聚物的甲苯溶液；512、将该甲苯溶液加入到二乙基二硫代氨基甲酸钠的水溶液中，80-100°C加热搅拌混合液，将混合液通过氧化铝的柱层析，分离出共聚物，然后氯苯淋洗，随后减压除去有机溶剂；513、重复步骤Si，并用丙酮索氏提取共聚物，得到共聚物固体。
8.一种有机太阳能电池器件，依次包括玻璃基材、设在所述玻璃基材上的导电层、涂敷在所述导电层上的聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)层、涂敷在所述聚(3， 4-亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)层上的活性层、沉积在所述活性层上的金属Al层及用于封装上述各层的环氧树脂，所述活性层包括电子给体材料和电子受体材料，所述电子受体材料为[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯，其特征在于，所述电子给体材料为含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，其结构式为
9. 一种有机电致发光器件，依次包括玻璃基材、设在所述玻璃基材上的导电层、涂敷在所述导电层上的发光层、蒸镀在所述发光层上的LiF缓冲层和沉积在所述LiF缓冲层上的金属Al层，其特征在于，所述发光层材料为含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，结构式为
10. 一种有机场效应晶体管，依次包括掺杂硅片基材、设在所述掺杂硅片基材表面的 SiO2绝缘层、涂敷在所述SiA表面的十八烷基三氯硅烷修饰层、涂敷在所述十八烷基三氯硅烷修饰层之上的有机半导体层及设置有机半导体层表面的源电极和漏电极，其特征在于，所述有机半导体层为含双噻吩并吡咯单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，结构式为
全文摘要
本发明涉及一种含双噻吩并吡咯单元苝四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用，该共聚物的结构式为其中，n为1～100之间的整数；R1，R2，R3为氢、C1～C20的烷基、C1～C20烷氧基苯或者苯基；R4为C1～C20的烷基。通过在苝四羧酸二酰亚胺的“bay”位置引入取代基，并将其与其他单体共聚，可以有效改善苝四羧酸二酰亚胺的溶解性，修饰后的苝四羧酸二酰亚胺的溶解性好，吸光度强，吸收范围宽，可延伸至近红外区，提高了其对太阳光的利用率，具有优良的电荷传输性能，可作为有机半导体材料应用在有机太阳电池、有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光存储、有机非线性材料和有机激光等领域。
文档编号C08G61/12GK102276804SQ20101020228
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者周明杰, 管榕, 黄杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司