[发明专利]含二噻唑苯并三唑基的聚合物及其制备方法和有机太阳能电池器件

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体材料领域，尤其涉及一种含二噻唑苯并三唑基的聚合物及其制备方法。本发明还涉及使用含二噻唑苯并三唑基的聚合物作为活性层电子给体材料的有机太阳能电池器件。

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。有机半导体材料以其原料易得、价格低廉、工艺简单、稳定性强、光伏效应良好等优点备受关注。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，有机聚合物太阳能电池逐渐成为研究的热点。近年来这方面的研究取得了飞速的发展，但是有机聚合物太阳能电池仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。为了使有机聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发具有较高能量转换效率的新型材料仍是这一领域的首要任务。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种能量转换效率较高的含二噻唑苯并三唑基的聚合物。

本发明的技术方案如下：

一种含二噻唑苯并三唑基的聚合物，其结构式如下：

式中，R₁、R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为10-100的之间整数。

本发明还提供上述含二噻唑苯并三唑基的聚合物的制备方法，包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A和B，

A：B：其中，R₁，R₂均为C₁～C₂₀的烷基；

在无氧环境下，将摩尔比为1:1～1.2的化合物A和B添加入含有催化剂的有机溶剂中溶解，随后于70～130°C下进行Stille耦合反应6～60小时，停止耦合反应后，分离提纯反应液，得到如下结构式的含二噻唑苯并三唑基的聚合物：

式中，n为10-100的整数。

所述含二噻唑苯并三唑基的聚合物的制备方法，其中，无氧环境由氩气、氮气中的一种或两种构成。

所述含二噻唑苯并三唑基的聚合物的制备方法，其中，所述催化剂为双三苯基膦二氯化钯或四三苯基膦钯；或者

所述催化剂为有机钯与有机膦配体的混合物，且混合物中，有机膦配体的摩尔量是有机钯摩尔量的4～8倍；所述有机钯为醋酸钯或者三二氩苄基丙酮二钯；有机膦配体为三邻甲苯基膦或2-双环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯；

所述催化剂与所述化合物A的摩尔比为1:20～1:100。

所述含二噻唑苯并三唑基的聚合物的制备方法，其中，所述有机溶剂为甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。

所述含二噻唑苯并三唑基的聚合物的制备方法，其中，Stille耦合反应温度为90～120°C，反应时间为12～48小时。

所述含二噻唑苯并三唑基的聚合物的制备方法，其中，分离提纯反应液包括：

耦合反应停止后，向反应液中加入甲醇沉析，随后通过索氏提取器过滤，在再依次用甲醇和正己烷抽提，获得有机相，然后以氯仿为溶剂抽提有机相至无色，收集氯仿溶液并旋干、真空下50°C干燥24h后，得到所述含二噻唑苯并三唑基聚合物。

本发明还涉及一种有机太阳能电池器件，其活性层的电子给体材料采用如下结构式的含二噻唑苯并三唑基的聚合物：

式中，R₁、R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为10-100的之间整数。

本发明的含二噻唑苯并三唑基（DTBTz）聚合物中，含有二噻唑苯并三唑单元和二噻吩硅杂环戊二烯单元，该聚合物为给体-受体型共轭聚合物，它具有较高的空穴迁移率，高的开路电压，较好的溶解性能和成膜性能，在300nm～700nm范围内具有较宽的吸收范围，进而解决太阳能电池器件低效率问题。

上述二噻唑苯并三唑基聚合物的制备方法，采用了较简单的合成路线，从而减少工艺流程，原材料价廉易得，使得制造成本降低；且值得的聚合材料结构新颖，溶解性能良好，成膜性能优良，吸收范围宽，且能量转换效率得到提高。

附图说明

图1是实施例1的含二噻唑苯并三唑基的聚合物紫外可见吸收光谱图；

图2是实施例6的有机太阳能电池器件的结构示意图。