含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于有機半導體材料領域，其公開了一種含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應用；該共聚物具有如下結構通式：式中：n為1~70之間的整數；R1、R2相同或不同地為H、C1~C20的烷基；R3、R4相同或不同地為H、C1~C20的烷基、C1~C20的烷氧基。本發明提供的含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，一是通過在苯環上再稠環一個環戊二烯的環內酮結構，增強了稠環體系的平面度和共軛度，從而提高了其載流子遷移率；二是通過苯并噻吩類單體與其他強的受體單元（萘二噻二唑）共聚，形成一種“弱給體-強受體”的共聚物分子，提高材料對太陽光的利用率。
【專利說明】含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機半導體材料，尤其涉及一種含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]有機太陽能電池由于具有無機太陽能電池無法比擬的一些優點，如成本低廉，制作工藝簡單，產品重量輕，可大面積柔性制備等優點而作為一種具有潛力的可再生能源受到人們的廣泛關注。在過去的十年里，有機太陽能電池的性能有了穩步提高，能量轉換效率已接近10%。盡管有機太陽能電池的能量轉換效率得到了大幅提高，但是，到目前為止，有機太陽能電池的光電轉換效率比無機太陽能電池還是要低很多。因此，要想實現有機太陽能電池的商業化，開發新型的有機半導體材料對于提高有機太陽能電池的效率具有重要意義。
[0003]由于近年來在共軛聚合物的設計和器件制造工藝上的進步，聚合物太陽能電池的效率已取得很大提高。聚合物太陽能電池未來面臨的挑戰之一就是合成新型的P-型共軛聚合物，它需要具備以下特點:(a)良好的溶解性，有利于溶劑加工，實現工業化生產(b)對整個太陽光光譜有寬而強的吸收(C)高的載流子遷移率，有利于載流子傳輸。其中如何拓寬聚合物材料的光吸收范圍，使其光吸收范圍最大程度地覆蓋整個太陽光光譜將是研究的重點。在半導體聚合物骨架中選擇合適的單體，有利于將聚合物的光吸收范圍拓寬到紅外、近紅外光區。其中的策略之一是在聚合物骨架中引入富電子的給體單元和缺電子的受體單元。通過給受體中這種“推-拉電子”的相互作用，降低共軛聚合物的能隙，使其吸收帶向紅外及近紅外低能波段移動。
[0004]苯并噻二吩類衍生物，兩個噻吩通過苯環稠環在一個平面內，增強了其平面性和剛性結構，具有較高的光、熱和環境穩定性。位于中心的苯環降低了兩側噻吩環的富電子數，使其具有較低的HOMO能級。由于其擴展的共軛大π鍵體系，π鍵之間的π-π堆疊具有較高的載流子遷移率，因此，它在有機電子等領域都顯現出廣闊的應用前景。

【發明內容】

[0005]基于上述問題，本發明所要解決的問題在于提供一種可以提高有機半導體器件的光電轉換效率的含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物。
[0006]本發明的技術方案如下:`[0007]—種含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，具有如下結構通式:
[0008]
【權利要求】
1.一種含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，其特征在于，該共聚物具有如下結構通式:
2.根據權利要求1所述的共聚物，其特征在于，η為7~55之間的整數。
3.一種含萘二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:無氧環境下，將結構式為
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述化合物Ml是采用如下步驟制得: 將結構式為
5.根據權利要求3所述的共聚物，其特征在于，η為7~55之間的整數。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，Stille耦合反應結束后，還包括對所述共聚物進行純化處理過程:將Stille耦合反應得到的反應液蒸干至約5ml左右，將其滴入到無水甲醇中不斷攪拌約，然后逐漸有固體沉淀析出，經過抽濾、烘干后得到固體粉末；再將固體粉末用氯仿溶解，用中性氧化鋁過層析柱，除去催化劑，最后將聚合物溶液旋蒸至剩5ml左右，將其滴入甲醇溶劑中并攪拌數小時，最后將聚合物收集烘干，得到純化的所述共聚物。
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為四(三苯基膦)鈀或二(三苯基膦)二氯化鈀；所述催化劑的摩爾用量為化合物M2摩爾用量的0.01-5%ο
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為摩爾比為1:2~20的三(二亞芐基丙酮)二鈀與三(鄰甲基苯基)膦的混合物；所述催化劑的摩爾用量為化合物M2摩爾用量的0.01~5%。
9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為四氫呋喃、Ν，Ν-二甲基甲酰胺、苯和甲苯中的至少一種。
10.權利要求1所述的共聚物在有機太陽能電池、有機電致發光器件、有機場效應晶體管中的應用。
【文檔編號】H01L51/54GK103665346SQ201210361402
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】周明杰, 管榕, 李滿園, 黃佳樂, 黎乃元 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, 深圳市海洋王照明工程有限公司