[发明专利]含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料及其制备方法和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及有机半导体材料领域，尤其涉及一种含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料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。传统的用于地面的硅晶电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低电池成本，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。有机半导体材料以其原料易得、廉价、制备工艺简单、环境稳定性好、有良好的光伏效应等优点备受关注。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，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：有机半导体材料的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，有机半导体相对较低的载流子迁移率以及较低的载流子的电极收集效率等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能量转换效率较高的含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料及其制备方法。

同时，还有必要含咔唑卟啉-三苯胺共聚物的应用作进一步的说明。

一种含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料，具有以下结构式(III)：

其中，n为1-100之间的整数；R₁、R₂为H或C₁-C₃₂的烷基。

一种上述含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料的制备方法，包括如下步骤：

提供如下结构式(I)和(II)的化合物原料：

其中，R₁、R₂为H或C₁-C₃₂的烷基；

在惰性气体氛围中，催化剂和有机溶剂存在的条件下将结构式I和II的化合物原料按摩尔比为1∶2～2∶1的比例进行的Suzuki耦合反应，得到具有结构式III的共聚物材料：

其中，n为1-100之间的整数；

反应式为：

优选的，Suzuki耦合反应的反应温度为60～130℃，反应时间为12h～72h。

优选的，催化剂为Pd₂(dba)₃、Pd(PPh₃)₄或Pd(PPh₃)₂Cl₂等有机钯中的至少一种。

优选的，所述催化剂为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)₂Cl₂，所述有机膦配体为P(o-Tol)₃，所述有机钯与有机膦配体的摩尔比为1∶2～20。

优选的，催化剂的用量为结构式(II)的化合物的摩尔量的0.05％～30％。

优选的，有机溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一种。

上述制备过程工艺简单，对设备要求低，便于推广应用。

一种使用上述含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料制造的有机太阳能电池器件，依次包括玻璃基材、设在玻璃基材上的导电层、涂敷在导电层上的聚(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、沉积在活性层上的金属Al层及用于封装上述各层的环氧树脂，活性层包括电子给体材料和电子受体材料，电子受体材料为[6，6]苯基-C₆₁-丁酸甲酯，其中，电子给体材料为上述含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料。

一种使用上述的含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料制造的有机电致发光器件，依次包括玻璃基材、设在玻璃基材上的导电层、涂敷在导电层上的发光层、蒸镀在发光层上的LiF缓冲层和沉积在LiF缓冲层上的金属Al层，其中，发光层材料为上述含咔唑卟啉-三苯胺的共聚物材料。