[发明专利]含噻吡嗪基的聚合物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，尤其涉及一种含噻吡嗪基的聚合物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。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

基于上述问题，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噻吡嗪基的聚合物。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种含噻吡嗪基的聚合物，其结构式如下：

式中，R₁，R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为11～47的整数。

本发明还提供一种含噻吡嗪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：即N-烷基-2,7-二乙烯咔唑；

B：即5,7-二(5-溴-噻吩-2-基)-2,3-二(4-(烷氧基)苯基)噻[3,4-b]吡嗪；

在无氧环境（优选氮气、氩气中至少一种气体构成的无氧环境）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溶解，随后于70～130℃下进行Heck耦合反应24～96小时，降温后停止聚合反应，接着分离提纯反应液，即得如下结构式表示的含噻吡嗪基的聚合物：

其中，R₁，R₂均为C₁～C₂₀的烷基，n为11～47的整数。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制备方法，优选，所述催化剂为双三苯基膦二氯化钯，四三苯基膦钯；或者所述催化剂为摩尔比为1:4～8的醋酸钯与三邻甲苯基膦混合物，或者所述催化剂为摩尔比为1:4～8的三二氩苄基丙酮二钯与2-双环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯混合物；所述催化剂与所述化合物A的摩尔比为1:20～1:100。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制备方法，优选，所述有机溶剂选自甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制备方法，优选，Heck耦合反应是在90～120℃下、反应36～48小时进行的。

所述含噻吡嗪基的聚合物的制备方法，分离提纯反应液包括步骤：

反应停止后，向反应液中加入甲醇沉析，通过索氏提取器过滤之后依次用甲醇和正己烷抽提，然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到粉末，收集后的粉末再在真空下50℃干燥24h后，得到所述含噻吡嗪基的聚合物。

本发明还提供上述的含噻吡嗪基的聚合物在有机太阳能电池器件领域中的应用。

本发明提供的噻吡嗪基（DPQ）聚合物中，DPQ是一个重要的电子受体单元，具有带隙较窄及对太阳光有较高的吸收系数和较宽的吸收范围等优点；而咔唑(Cz)是一类含有富电子的氮芳香杂环化合物，具有很好的空穴传输能力，N上通过烷基修饰，从而改善共聚物的溶解性能和成膜性能，将DPQ与Cz通过Heck偶联方法共聚制备的聚合物应用于太阳能电池中，大大提高了聚合物太阳能电池的转换效率。

另，上述噻吡嗪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；且制得的聚合材料结构新颖，溶解性能良好，成膜性能优良，可适用于太阳能电池。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的含噻吡嗪基的聚合物的紫外可见吸收光谱图；

图2为实施例6制得的有机太阳能电池器件结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明专利的内容，下面通过具体的实例和图例来进一步说明本发明的技术案，具体包括材料制备和器件制备，但这些实施实例并不限制本发明，其中化合物A、化合物B均从市场上购买得到。

实施例1：