專利名稱：含雙噻吩并吡咯單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用的制作方法
含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方
法和應用
技術領域：
本發明涉及共軛聚合物，尤其涉及一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用。
背景技術：
利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域研究的熱點和難點。傳統的用于地面的硅太陽能電池由于生產工藝復雜、成本高，其應用受到限制。為了降低成本，拓展應用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽能電池因為原料價格低廉、質量輕、柔性、生產工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優點而備受關注。自 1992 年 N. S. Sariciftci 等在 SCIENCE(N. S Sariciftci，L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science，1992，258，1474)上報道共軛聚合物與C6tl之間的光誘導電子轉移現象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展。聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與PC71BM共混體系的能量轉化效率已經達到 7. 4% (Y. Liang et al. ,Adv. Mater. ；DOI :10. 1002/adma. 200903528)，但仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機半導體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物具有大的共苯環平面結構和兩個亞胺環結構，在可見光區域有很強的吸收，具有較高的光、熱和環境穩定性，同時具有較高電子親和能(較低的LUMO能級)，并且由于其共軛大π鍵之間的π-π堆疊使沿堆疊方向具有很高的電子遷移率，因此，它在有機太陽電池等多種領域都顯現出廣闊的應用前景。但是，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大η鍵的相互作用很強，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，在成膜加工性能較差，導致制備的器件很容易發生相分離問題，影響激子擴散的效率，從而導致能量的損失。另外，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見區，吸收范圍還不夠寬，與太陽光的發射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽光，也會降低有機太陽能電池的光電轉換效率。

發明內容基于此，有必要提供一種溶解性好，光吸收范圍寬的雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物。一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，結構式為
權利要求
1. 一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其特征在于，結構式為
2. 一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟分別提供如下結構式的化合物A、B ；
3.如權利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述Mille偶合反應步驟中，所述化合物A、B的摩爾比為1 1.5 1 ；所述 Stille偶合的反應溫度為50-120°C，反應時間為對-7池。
4.如權利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于所述催化劑的用量占化合物A、B總摩爾用量的0. 01% 5% ；所述催化劑為有機鈀或有機鈀與有機膦配體的混合物； 所述有機鈀為 Pd2 (dba) 3、Pd (PPh3) 4 或 Pd (PPh3) 2C12 ； 所述有機膦配體為P (o-Tol) 3。
5.如權利要求4所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，當所述催化劑為有機鈀與有機膦配體的混合物時，所述有機鈀與有機膦配體的摩爾比為1 2 20。
6.如權利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二氧六環、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一種；所述無氧環境是由氮氣和/或惰性氣體構成的。
7.如權利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，還包括對Mille偶合反應的產物進行沉降、干燥處理的步驟，具體包括如下步驟511、將所述共聚物溶液滴加到甲醇中，進行沉降處理，然后抽濾，甲醇洗滌，干燥，得含雜共聚物膠體；隨后用甲苯溶解，得共聚物的甲苯溶液；512、將該甲苯溶液加入到二乙基二硫代氨基甲酸鈉的水溶液中，80-100°C加熱攪拌混合液，將混合液通過氧化鋁的柱層析，分離出共聚物，然后氯苯淋洗，隨后減壓除去有機溶劑；513、重復步驟Si，并用丙酮索氏提取共聚物，得到共聚物固體。
8.一種有機太陽能電池器件，依次包括玻璃基材、設在所述玻璃基材上的導電層、涂敷在所述導電層上的聚(3，4_亞乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)層、涂敷在所述聚(3， 4-亞乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)層上的活性層、沉積在所述活性層上的金屬Al層及用于封裝上述各層的環氧樹脂，所述活性層包括電子給體材料和電子受體材料，所述電子受體材料為[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯，其特征在于，所述電子給體材料為含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其結構式為
9. 一種有機電致發光器件，依次包括玻璃基材、設在所述玻璃基材上的導電層、涂敷在所述導電層上的發光層、蒸鍍在所述發光層上的LiF緩沖層和沉積在所述LiF緩沖層上的金屬Al層，其特征在于，所述發光層材料為含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，結構式為
10. 一種有機場效應晶體管，依次包括摻雜硅片基材、設在所述摻雜硅片基材表面的 SiO2絕緣層、涂敷在所述SiA表面的十八烷基三氯硅烷修飾層、涂敷在所述十八烷基三氯硅烷修飾層之上的有機半導體層及設置有機半導體層表面的源電極和漏電極，其特征在于，所述有機半導體層為含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，結構式為
全文摘要
本發明涉及一種含雙噻吩并吡咯單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用，該共聚物的結構式為其中，n為1～100之間的整數；R1，R2，R3為氫、C1～C20的烷基、C1～C20烷氧基苯或者苯基；R4為C1～C20的烷基。通過在苝四羧酸二酰亞胺的“bay”位置引入取代基，并將其與其他單體共聚，可以有效改善苝四羧酸二酰亞胺的溶解性，修飾后的苝四羧酸二酰亞胺的溶解性好，吸光度強，吸收范圍寬，可延伸至近紅外區，提高了其對太陽光的利用率，具有優良的電荷傳輸性能，可作為有機半導體材料應用在有機太陽電池、有機電致發光、有機場效應晶體管、有機光存儲、有機非線性材料和有機激光等領域。
文檔編號C08G61/12GK102276804SQ20101020228
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者周明杰, 管榕, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司