含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料及其制备方法和应用。一种含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料，具有以下结构式：其中，n为10~100之间的整数；R1为H或C4~C40的烷基；R2为H或C4~C40的烷基；R1和R2不同时为H。上述含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料与电子受体材料制成的太阳能电池器件经过退火后，能提高材料分子链段内和链段间排列的有序性和规整度，从而提高了太阳能电池器件的载流子迁移率，提高了光电转换效率。
【专利说明】含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子材料领域，特别是涉及一种含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]高效率太阳能电池通常是以无机半导体为原料，但目前市场上主要的硅晶太阳能电池由于生产过程工艺复杂，污染严重，耗能大，成本高，抑制了其商业化应用的发展。因此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。有机半导体材料一方面由于有机材料的环境稳定性好、合成成本低、功能易于调制、柔韧性及成膜性都较好；另一方面由于有机太阳能电池加工过程相对简单，可低温操作，器件制作成本也较低等优点而备受关注，成为最为廉价和有吸引力的太阳能电池材料。除此之外，有机太阳能电池的潜在优势还包括:可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等。 [0003]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。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种能够提高太阳能电池器件的能量转换效率的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料及其制备方法和应用。
[0005]一种含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料，具有以下结构式:
[0006]
【权利要求】
1.一种含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料，其特征在于，具有以下结构式:
2.一种含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，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:
3.根据权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述分离纯化的步骤为: 往反应体系中加入甲苯或氯仿，及去离子水进行萃取，取有机相，用减压蒸馏的方法将所述有机相蒸发至5毫升至15毫升，再将所述有机相滴入到无水甲醇中不断搅拌，逐渐有固体沉淀析出，经过抽滤、烘干后得到固体粉末，再将所述固体粉末用甲苯或氯仿溶解，用中性氧化铝过层析柱以除去催化剂，最后经旋干，得到提纯后的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料。
4.根据权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述化合物A采用如下方法制备: 提供化合物C，化合物C的结构式为:
5.根据权利要求4所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述分离纯化的步骤为: 反应结束后,加入饱和NaCl溶液洗涤’使用氯仿或甲苯萃取,再使用无水Na2SO4或无水MgSO4干燥，抽滤后收集滤液，旋蒸掉溶剂后得到粗产物，将所述粗产物使用二氯甲烷为淋洗液进行硅胶层析柱分离，得到提纯后的化合物Α。
6.根据权利要求4所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述化合物C采用如下方法制备: 提供化合物D，化合物D的结构式为:
7.根据权利要求6所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述分离纯化的步骤为: 将反应产物用硅藻土过滤收集，然后用乙酸乙酯将硅藻土过滤后的液相滤液层进行萃取，然后将所述萃取物用质量浓度10%的氢氧化钠水溶液、饱和的焦亚硫酸钠溶液和盐水依次洗涤，再用硫酸钠干燥并减压蒸馏，并用石油醚过硅胶柱层析，减压蒸馏后的产物在-35° (T-40° C用2-甲基戊烷为溶剂进行重结晶，最终得到纯化后的化合物C。
8.根据权利要求6所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述化合物D采用如下方法制备: 在通氮气保护的室温条件下，在均匀搅拌下往溶解了 2，7-二溴芴的无水二甲基亚砜中加入叔丁醇钾，其中2，7-二溴芴与叔丁醇钾的摩尔比为1:2.0-2.4，然后注入二硫化碳搅拌反应10-20分钟，其中2，7-二溴芴与二硫化碳的摩尔比为1:1.(Tl.2，然后滴加碘甲烷后再持续搅拌反应4飞小时，分离纯化后得到化合物D。
9.根据权利要求8所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料的制备方法，其特征在于，所述分离纯化的步骤为: 将反应后的生成物倒入冰水混合物中，再加入浓氨水以除掉未反应的碘甲烷，然后进行过滤，水洗，烘干后，用乙酸乙酯和四氢呋喃2:1的混合溶剂进行重结晶，最终得到纯化后的化合物D。
10.如权利要求1所述的含亚烷基芴与噻吩并吡咯二酮的有机聚合物半导体材料在聚合物太阳能电池器件中的应用。
【文档编号】H01L51/46GK103772653SQ201210395250
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】周明杰, 管榕, 黄佳乐, 李满园, 黎乃元 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, 深圳市海洋王照明工程有限公司