含亚烷基芴与噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池的制作方法
【专利摘要】提供了含亚烷基芴与噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池。含亚烷基芴与噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物为具有如下通式的聚合物P，式中，R1为C4~C40的直链或支链的烷基；R2为H原子、F原子或C4~C40的直链或支链的烷基；n为10~100之间的整数。该聚合物能增加载流子的传输性能，有利于载流子有效地传递，并且增加光谱的吸收范围，且制备方法简单且成熟，用于制备有机太阳能电池时，能有效提高太阳能电池对光的转换效率。
【专利说明】含亚烷基芴与噻吩并[3, 4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子材料领域，特别是涉及含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池。
【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，有机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9.2%，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明旨在提供一种含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物。本发明的目的还在于提供含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法和有机太阳能电池。
[0005]第一方面，本发明提供了一种含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物，为具有如下通式的聚合物P:
[0006]
【权利要求】
1.一种含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物，其特征在于，为具有如下通式的聚合物P:
2.一种含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 分别提供如下结构式表示的化合物A和化合物B:
3.如权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯、双(三苯基磷)二氯化钯和四(三苯基膦)钯中的一种。
4.如权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为甲苯和N，N-二甲基甲酰胺中的一种。
5.如权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述碱溶液中碱的物质的量为化合物A的物质的量的5~20倍，所述碱溶液为碳酸钠水溶液。
6.如权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述分离纯化包括以下步骤: 反应后，往反应体系中加入甲苯及去离子水进行萃取，取有机相，减压蒸馏至有机相剩余5毫升至15毫升，加入无水甲醇中，搅拌，析出沉淀，抽滤、烘干后得到固体粉末，将所述固体粉末用氯仿溶解，用中性氧化铝过层析柱，除去催化剂，收集层析液并旋蒸浓缩，再滴入甲醇溶剂中并搅拌数小时，烘干，得粗产物，最后用索氏提取器将粗产物抽提，得到所述含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物。
7.如权利要求2所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物A通过以下方法制得: 提供如下结构式表示的化合物C:
8.如权利要求7所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物C通过以下方法制得: 提供如下结构式表示的化合物D:
9.如权利要求8所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物D通过以下方法制得: 在氮气保护及室温条件下，将2，7- 二溴芴溶解于无水二甲基亚砜中，再在均匀搅拌下加入叔丁醇钾，之后加入二硫化碳，搅拌反应10-20分钟，然后滴加碘甲烷后再持续搅拌反应4飞小时，分离纯化后得到所述化合物D，反应式为:
10.一种有机太阳能电池，包括阴极、活性层、阳极，其特征在于，所述活性层的材质为权利要求1所述的含亚烷基芴与噻吩并[3，4-b]吡嗪聚合物，为具有如下通式的聚合物P:
【文档编号】H01L51/46GK104004164SQ201310060330
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】周明杰, 管榕, 黄佳乐, 黎乃元, 李满园 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