[发明专利]含苯并三唑基共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机光电材料领域，具体涉及一种含苯并三唑基共聚物、其制备方法和应用。

背景技术

太阳能是未来人类最理想的替代能源，将太阳能转换为电能的太阳能电池也是研究的热点。近年来兴起的共轭聚合物薄膜太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单、可制备成柔性器件等突出优点。此外，有机材料种类繁多、可设计性强，有希望通过材料的设计和优化来提高太阳能电池的性能。

研究发现，苯并二噻吩(BDT)基共轭聚合物显示出了优良的光伏性能。Yang等人合成了一系列BDT基的共轭聚合物，这些聚合物具有非常好的光电性能，最高的能量转换效率(PCE)为7％；同时研究还发现，含有BDT基的共轭聚合物(PBDTTPD)，当活性层面积为1cm²时，PCE高达5.5％，以及1，2，3-苯并三氮唑(BTz)衍生物作为电子受体与给体聚合可以得到窄带隙共轭聚合物。但是，苯并二噻吩(BDT)基共轭聚合物作为光电材料时，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；

发明内容

本发明的目的在于提供一种含苯并三唑基共聚物，旨在解决有机太阳能电池的光电转换效率低的问题。

具有下述结构通式(I)的含苯并三唑基共聚物：

式中，R₁为C₁～C₂₀的烷基，R₂为C₁～C₂₀的烷基，n为大于等于10小于等于100的整数(即n为10-100的整数)；其中，所述R₁为C₁～C₂₀的支链或直链烷基；R₂为C₁～C₂₀的支链或直链烷基。

本发明另一目的在于提供上述含苯并三唑基共聚物的制备方法，其工艺步骤如下：

S1、分别提供如下结构通式表示的化合物A和化合物B，

其中，R₁为C₁～C₂₀的烷基，R₂为C₁～C₂₀的烷基；

S2、在无氧环境下，将摩尔比为1∶1的化合物A和化合物B添加入含有催化剂的有机溶剂中，于90～120℃下进行Stille耦合反应6～48h，制得具有下述结构通式(I)的所述含苯并三唑基共聚物：

式中，n为大于等于10小于等于100的整数。

其中，上述步骤S2中，所述催化剂为三二亚苄基丙酮二钯和三叔丁基膦的混合物、四(三苯基膦)钯或者双三苯基磷二氯化钯；当催化剂为三二亚苄基丙酮二钯和三叔丁基膦的混合物时，三二亚苄基丙酮二钯的摩尔量为化合物A的1∶120～1∶80，而三叔丁基膦与三二亚苄基丙酮二钯的摩尔比为4∶1；所述催化剂与所述化合物A的摩尔比为1∶100～1∶20。

本发明的又一目的在于提供上述含苯并三唑基共聚物在有机太阳能电池的活性层中的应用。

本发明提供的含苯并三唑基共聚物，光电转换效率高，可适用于有机太阳能电池活性层的电子受体材料；同时，其制备方法采用较简单的合成路线，从而减少工艺流程，降低制造成本。

附图说明

图1为实施例1的含苯并三唑基共聚物的吸收光谱；

图2为实施例5的含苯并三唑基共聚物的有机太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的如下结构通式(I)表示的含苯并三唑基共聚物：

式中，R₁为C₁～C₂₀的烷基，R₂为C₁～C₂₀的烷基，n为大于等于10小于等于50的整数(即n为10～100的整数)；其中，所述R₁为C₁～C₂₀的支链或直链烷基；R₂为C₁～C₂₀的支链或直链烷基。

上述含苯并三唑基共聚物的制备方法，其工艺步骤如下：

S1、分别提供如下结构通式表示的化合物A和B，