CN102850524A - 含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池 - Google Patents

含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102850524A
CN102850524A CN2011101822885A CN201110182288A CN102850524A CN 102850524 A CN102850524 A CN 102850524A CN 2011101822885 A CN2011101822885 A CN 2011101822885A CN 201110182288 A CN201110182288 A CN 201110182288A CN 102850524 A CN102850524 A CN 102850524A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
compd
preparation
benzotriazole base
benzotriazole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101822885A
Other languages
English (en)
Inventor
周明杰
王平
张振华
陈吉星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Original Assignee
Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd, Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd filed Critical Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Priority to CN2011101822885A priority Critical patent/CN102850524A/zh
Publication of CN102850524A publication Critical patent/CN102850524A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

本发明属于光电材料领域，其公开了一种含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池。该含苯并三唑基共聚物具有下述结构通式：
Figure DDA0000072923730000011
上述式中，R1、R2为C1～C20的烷基；n为10～50的整数。本发明的含苯并三唑基共聚物，将二噻吩苯并三氮唑与PPV通过Heck偶联聚合，拓宽了PPV的吸收谱带，提高了其对太阳光的利用范围，获得了更好的光伏性能。

Description

含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池
技术领域
本发明属于光电材料领域，具体的说是涉及一种含苯并三唑基共聚物。本发明还涉及该含苯并三唑基共聚物的制备方法和有机太阳能电池。
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。
聚对苯撑乙烯撑(PPV)衍生物是一种可用于聚合物发光二极管(PLED)和聚合物太阳能电池的经典材料。从吸收光谱上来看，它们最大吸收波长在500nm，与太阳光谱相对照可以看出该材料对太阳光的吸收明显不足，太阳光利用率低；因此，设计合成窄带隙PPV成为重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高太阳光利用范围的含苯并三唑基共聚物。
一种具有下述结构通式的含苯并三唑基共聚物：
Figure BDA0000072923710000011
上述式中，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。
本发明的另一目的在于提供上述含苯并三唑基共聚物的制备方法，其制备工艺如下：
S1、分别提供下述结构式的化合物A和化合物B：
Figure BDA0000072923710000021
其中，化合物A中，R1为C1～C20的烷基；化合物B中，R2为C1～C20的烷基；
S2、无氧环境中，将所述化合物A和B以1∶1的摩尔比加入到含催化剂的有机溶剂中，于90～120℃下进行Heck耦合反应48～72h，得到如下结构通式为(I)表示的含苯并三唑基共聚物：
Figure BDA0000072923710000022
上述式中，n为大于等于10小于等于50的整数。
所述制备方法还包括对步骤S2制得的含苯并三唑基共聚物的提纯步骤：
S3、向步骤S2中的反应混合液中滴加甲醇，沉析所述含苯并三唑基共聚物；其次通过索氏提取器过滤，随后将滤物依次用甲醇和正己烷抽提24h；接着以氯仿为溶剂抽提，获得纯净的所述含苯并三唑基共聚物。
上述制备方法的步骤S1中，所述化合物B是采用如下步骤制得：
将结构通式为
Figure BDA0000072923710000023
的2-烷基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑溶解在三氯甲烷和冰醋酸的混合液中；接着加入N-溴代丁二酰亚胺，并在室温下反应12h后，制得所述化合物B。
对于上述化合物B的制备步骤中，还包括对化合物B的纯化步骤：
将含所述化合物B的反应混合液用二氯甲烷萃取再用水洗；接着用无水硫酸镁干燥后旋蒸去除溶剂，获得纯净的所述化合物B。
上述制备方法的步骤S2中，所述催化剂的摩尔量为所述化合物A的摩尔用量的0.5％～10％；所述催化剂为四三苯基膦钯、双三苯基磷二氯化钯或者醋酸钯与三(邻甲基)苯基膦的混合物；所述醋酸钯与三(邻甲基)苯基膦的混合物中，所述醋酸钯的摩尔量为所述化合物A的0.5％～10％，所述三(邻甲基)苯基膦的摩尔量为所述醋酸钯的摩尔量的4～10倍。
上述制备方法的步骤S2中，所述有机溶剂为甲苯、氯苯、四氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。
本发明的又一目的在于提供一种有机太阳能电池，包括依次层叠的玻璃基层、透明阳极、中间辅助层、活性层以及阴极，所述透明阳极采用氧化铟锡(ITO)，所述中间辅助层采用聚3，4-亚乙二氧基噻吩与聚苯乙烯-磺酸复合材料，所述活性层包括电子给体材料和电子受体材料，且所述电子受体材料采用[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯，所述阴极层采用铝层；其中，所述电子给体材料选用结构式为
Figure BDA0000072923710000031
(其中，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)的含苯并三唑基共聚物。
本发明提供的含苯并三唑基共聚物，1，2，3-苯并三唑是一个重要的电子受体单元，其具有两个强吸电子的亚胺基，是有强吸电子性能的杂环化合物，同时，1，2，3-苯并三唑上的N-H键能够容易用其它烷基柔性链等官能基团修饰来调节溶解性和光电性能；该含苯并三唑基共聚物将二噻吩苯并三氮唑(DTBTz)与PPV通过Heck偶联聚合，拓宽了PPV的吸收谱带，提高了其对太阳光的利用范围，获得了更好的光伏性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的含苯并三唑基共聚物的吸收光谱图；
图2为本发明实施例8的有机太阳能电池的结构图。
具体实施方式
本发明提供的一种具有下述结构通式的含苯并三唑基共聚物：
Figure BDA0000072923710000041
上述式中，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10～50的整数。
上述含苯并三唑基共聚物的制备方法，其制备工艺如下：
步骤S1、分别提供下述结构式的化合物A和化合物B：
Figure BDA0000072923710000042
即2，5-二烷氧基-1，4-二乙烯苯；
Figure BDA0000072923710000043
即2-烷基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑；
其中，化合物A中，R1为C1～C20的烷基；化合物B中，R2为C1～C20的烷基；
步骤S2、无氧环境中(由惰性气氛构成，如氮气气氛或氩气气氛)，将所述化合物A和B以1∶1的摩尔比加入到含催化剂的有机溶剂中，于90～120℃下进行Heck耦合反应48～72h，得到如下结构通式的含苯并三唑基共聚物：
Figure BDA0000072923710000051
上述式中，n为大于等于10小于等于50的整数；反应式如下：
Figure BDA0000072923710000052
所述制备方法还包括对步骤S2制得的含苯并三唑基共聚物的提纯步骤：
S3、向步骤S2中的反应混合液中滴加甲醇，沉析所述含苯并三唑基共聚物；其次通过索氏提取器过滤，随后将滤物依次用甲醇和正己烷抽提24h；接着以氯仿为溶剂抽提，获得纯净的所述含苯并三唑基共聚物。
上述制备方法的步骤S1中，所述化合物B是采用如下步骤制得：
将结构通式为
Figure BDA0000072923710000053
的2-烷基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑溶解在三氯甲烷(CHCl3)和冰醋酸(AcOH)的混合液中；接着加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，并在室温下反应12h后，制得所述化合物B；反应式如下：
Figure BDA0000072923710000061
所述化合物B的制备步骤中，还包括对步骤S12制得化合物B的纯化步骤：
S13、将步骤S12得到的含所述化合物B的反应混合液用二氯甲烷萃取再用水洗；接着用无水硫酸镁干燥后旋蒸去除溶剂，获得纯净的所述化合物B。
上述制备方法的步骤S2中，所述催化剂的摩尔量为所述化合物A的摩尔用量的0.5％～10％；所述催化剂为四三苯基膦钯、双三苯基磷二氯化钯或者醋酸钯与三(邻甲基)苯基膦的混合物；所述醋酸钯与三(邻甲基)苯基膦的混合物中，所述醋酸钯的摩尔量为所述化合物A的0.5％～10％，所述三(邻甲基)苯基膦的摩尔量为所述醋酸钯的摩尔量的4～10倍。
上述制备方法的步骤S2中，所述有机溶剂为甲苯、氯苯、四氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。
本发明提供的有机太阳能电池，包括依次层叠的玻璃基层、透明阳极、中间辅助层、活性层以及阴极，所述透明阳极采用氧化铟锡(ITO)，所述中间辅助层采用聚3，4-亚乙二氧基噻吩与聚苯乙烯-磺酸复合材料，所述活性层包括电子给体材料和电子受体材料，且所述电子受体材料采用[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯，所述阴极层采用铝层；其中，所述电子给体材料选用结构式为
Figure BDA0000072923710000062
(其中，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)的含苯并三唑基共聚物。
本发明提供的含苯并三唑基共聚物，1，2，3-苯并三唑是一个重要的电子受体单元，其具有两个强吸电子的亚胺基，是有强吸电子性能的杂环化合物，同时，1，2，3-苯并三唑上的N-H键能够容易用其它烷基柔性链等官能基团修饰来调节溶解性和光电性能；该含苯并三唑基共聚物将二噻吩苯并三氮唑(DTBTz)与PPV通过Heck偶联聚合，拓宽了PPV的吸收谱带，提高了其对太阳光的利用范围，获得了更好的光伏性能。
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
下面各实施例中，化合物A直接从市场上购得。
实施例1
本实施例1的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二辛氧基-1，4-二乙烯苯-2-辛基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}，其中，R1为辛基，R2为辛基，n为30，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000071
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一、2-辛基-4，7-二(5，5’-二溴噻吩基)-1，2，3-苯并三氮唑制备，反应式如下所示：
Figure BDA0000072923710000072
具体过程如下：避光条件下，将化合物2-辛基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑(2.37g，6mmol)溶解在三氯甲烷(60mL)和冰醋酸(60mL)混合液中，移至冰浴中，然后将N-溴代丁二酰亚胺(2.35g，13.2mmol)分批加入其中，在室温下反应12h后，得到反应混合液。
二氯甲烷萃取反应混合液三次再用水洗，合并有机相，用无水硫酸镁干燥后旋蒸溶剂。粗产物用N，N-二甲基甲酰胺重结晶得到黄色针状晶体纯的产物，产率为75％。
1H NMR(400MHz，CDCl3，ppm)：7.79(d，2H)，7.51(s，2H)，7.13(d，2H)，4.80(t，2H)，2.18(m，2H)，1.41-1.27(m，10H)，0.87(t，3H).
步骤二、聚{2，5-二辛氧基-1，4-二乙烯苯-2-辛基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三氮唑}的制备，反应式如下所示：
Figure BDA0000072923710000081
氮气保护下，单体2，5-二辛氧基-1，4-二乙烯苯(143mg，0.5mmol)和单2-辛基-4，7-二(5-溴噻吩基)-1，2，3-苯并三唑(277mg，0.5mmol)以及三(邻甲基)苯基膦(37mg，0.12mmol)放入50mL的两口烧瓶中，随后加入N，N-二甲基甲酰胺(6mL)和三乙胺(2mL)，充分通氮气排空气约10min后，再加入醋酸钯(4.5mg，0.02mmol)。再充分通氮气排空气约20min后，在90℃时搅拌反应24h，然后再在110℃下继续反应24h，获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液滴加30mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到深红色固体，收集后在真空下40℃干燥24h后即为聚合物。产率为42％。
GPC：Mn＝23500，PDI＝1.9。
图1为本发明实施例1的含苯并三唑基共聚物的吸收光谱图；由图1可知，本发明实施例1中的聚合物对太阳光的吸收范围为：300nm～650nm；其中，对太阳光的最大吸收波长为524nm。
实施例2
本实施例2的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二(十二烷氧基)-1，4-二乙烯苯-2-己基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三氮唑}，其中，R1为十二烷基，R2为己基，n为19，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000091
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一，与实施例1中的步骤一的不同之处在于：己基代替辛基；
步骤二、聚{2，5-二(十二烷氧基)-1，4-二乙烯苯-2-己基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}的制备，反应式如下所示：
氩气保护下，2，5-二(十二烷氧基)-1，4-二乙烯苯(150mg，0.3mmol)，2-正己基-4，7-二溴-苯并三唑(157.5mg，0.3mmol)以及10mL苯分别加入到50mL的两口瓶中，充分通氩气排空气约20min后，然后将15mg双三苯基磷二氯化钯加入其中，再充分通氩气排空气约10min后，在120℃搅拌反应12h，获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液加入40mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到红色固体，收集后在真空下50℃干燥24h后即为聚合物。产率为48％。
GPC：Mn＝16500，PDI＝1.9.
实施例3
本实施例3的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二(十二烷氧基)-1，4-二乙烯苯-2-二十烷基-4，7-二噻吩苯并三唑}，其中，R1为十二烷基，R2为二十烷基，n为38，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000101
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一，与实施例1中的步骤一的不同之处在于：二十烷基代替辛基
步骤二、聚{2，5-二(十二烷氧基)-1，4-二乙烯苯-2-二十烷基-4，7-二噻吩苯并三唑}的制备，反应式如下所示：
氮气保护下，2，5-二(十二烷氧基)-1，4-二乙烯苯(150mg，0.3mmol)，2-二十烷基-4，7-二溴-苯并三唑(216.6mg，0.3mmol)以及10mL四氢呋喃分别加入到50mL的两口瓶中，充分通氮气排空气约20min后，然后将25mg四三苯基膦加入其中，再充分通氮气排空气约10min后，在90℃搅拌反应60h，获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液加入40mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到红色固体，收集后在真空下50℃干燥24h后即为聚合物。产率为50％。
GPC：Mn＝41800，PDI＝2.0
实施例4
本实施例4的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二二十烷氧基-1，4-二乙烯苯-2-甲基-4，7-二噻吩苯并三唑}，其中，R1为二十烷基，R2为甲基，n为41，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000121
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一，与实施例1中的步骤一的不同之处在于：甲基代替辛基；
步骤二、聚{2，5-二二十烷氧基-1，4-二乙烯苯-2-甲基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}的制备，反应式如下所示：
Figure BDA0000072923710000122
氮气保护下，单体2，5-二二十烷氧基-1，4-二乙烯苯(367mg，0.5mmol)和单体苯并三唑衍生物(2-辛基-4，7-二(5-溴噻吩基)-1，2，3-苯并三唑)(235mg，0.5mmol)以及三(邻甲基)苯基膦(60mg，0.12mmol)放入50mL的两口烧瓶中，随后加入氯苯(10mL)充分通氮气排空气约10min后，再加入醋酸钯(11.2mg，0.05mmol)。再充分通氮气排空气约20min后，在100℃时搅拌反应36h，然后再在110℃下继续反应36h，获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液滴加30mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到深红色固体，收集后在真空下40℃干燥24h后即为聚合物。产率为65％。
GPC：Mn＝43800，PDI＝1.8。
实施例5
本实施例5的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二甲氧基-1，4-二乙烯苯-2-二十烷基-4，7-二噻吩苯并三唑}，其中，R1为甲基，R2为二十烷基，n为46，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000131
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一，与实施例1中的步骤一的不同之处在于：二十烷基代替辛基；
步骤二、聚{2，5-二甲氧基-1，4-二乙烯苯-2-二十烷基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}的制备，反应式如下所示：
Figure BDA0000072923710000132
氮气保护下，单体2，5-二甲氧基-1，4-二乙烯苯(95mg，0.5mmol)和单体苯并三唑衍生物(2-二十烷基-4，7-二(5-溴噻吩基)-1，2，3-苯并三唑)(368mg，0.5mmol)以及三(邻甲基)苯基膦(76mg，0.25mmol)放入50mL的两口烧瓶中，随后加入四氢呋喃(12mL)充分通氮气排空气约10min后，再加入醋酸钯(6mg，0.025mmol)。再充分通氮气排空气约20min后，在90℃时搅拌反应72h获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液滴加30mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到深红色固体，收集后在真空下40℃干燥24h后即为聚合物。产率为58％。
GPC：Mn＝36200，PDI＝1.9。
实施例6
本实施例6的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二丁氧基-1，4-二乙烯苯-2-癸烷基-4，7-二噻吩苯并三唑}，其中，R1为丁基，R2为癸烷基，n为10，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000141
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一，与实施例1中的步骤一的不同之处在于：癸烷基代替辛基；
步骤二、聚{2，5-二丁氧基-1，4-二乙烯苯-2-癸烷基-4，7-二噻吩苯并三唑}的制备，反应式如下所示：
Figure BDA0000072923710000151
氮气保护下，2，5-二丁氧基-1，4-二乙烯苯(82mg，0.3mmol)，2-癸烷基-4，7-二溴-苯并三唑(179mg，0.3mmol)以及10mL四氢呋喃分别加入到50mL的两口瓶中，充分通氮气排空气约20min后，然后将25mg四三苯基膦钯加入其中，再充分通氮气排空气约10min后，在90℃搅拌反应60h，获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液加入40mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到红色固体，收集后在真空下50℃干燥24h后即为聚合物。产率为40％。
GPC：Mn＝7300，PDI＝2.2
实施例7
本实施例7的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二己氧基-1，4-二乙烯苯-2-十六烷基-4，7-二噻吩苯并三唑}，其中，R1为己基，R2为十六烷基，n为50，其结构式如下所示：
Figure BDA0000072923710000152
上述聚合物的制备步骤如下：
步骤一，与实施例1中的步骤一的不同之处在于：十六烷基代替辛基
步骤二、聚{2，5-二己氧基-1，4-二乙烯苯-2-十六烷基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}的制备，反应式如下所示：
Figure BDA0000072923710000161
氮气保护下，单体2，5-二己氧基-1，4-二乙烯苯(165mg，0.5mmol)和单体2-十六烷基-4，7-二(5-溴噻吩基)-1，2，3-苯并三唑(340mg，0.5mmol)以及P(o-toly)3(三(邻甲基)苯基膦)，(60mg，0.12mmol)放入50mL的两口烧瓶中，随后加入氯苯(10mL)充分通氮气排空气约10min后，再加入醋酸钯(11.2mg，0.05mmol)。再充分通氮气排空气约20min后，在100℃时搅拌反应36h，然后再在110℃下继续反应36h，获得反应混合液。
降温后停止聚合反应，向烧瓶中的反应混合液滴加30mL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24h。然后以氯仿为溶剂抽提至无色，收集氯仿溶液并旋干得到深红色固体，收集后在真空下40℃干燥24h后即为聚合物。产率为82％。
GPC：Mn＝42500，PDI＝1.7。
实施例8
本实施例8以实施例1中的含苯并三唑基共聚物，即聚{2，5-二辛氧基-1，4-二乙烯苯-2-辛基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}作为有机太阳能电池的活性层材料。
如图2所示，该有机太阳能电池包括依次层叠的玻璃基层11、透明阳极12、中间辅助层13、活性层14以及阴极15；其中，透明阳极12可采用氧化铟锡(简称为ITO)，优选为方块电阻为10-20Ω/□的氧化铟锡；中间辅助层13采用聚3，4-亚乙二氧基噻吩与聚苯乙烯-磺酸复合材料(简称为PEDOT:PSS)；活性层14包括电子给体材料和电子受体材料，电子给体材料采用实施例1制备的聚{2，5-二辛氧基-1，4-二乙烯苯-2-辛基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑}，电子受体材料可以是[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯(简称为PCBM)；阴极15可采用铝电极或者双金属层电极，例如Ca/Al或Ba/Al等，玻璃基层11可作为底层，即衬底。
在制作上述太阳能电池时，选取ITO玻璃，并经超声波清洗后，用氧-Plasma处理，在ITO玻璃上涂覆中间辅助层13，再将实施例1制备的共聚物和电子受体材料通过共混后涂覆于中间辅助层13上，形成活性层14，然后再通过真空蒸镀技术在活性层14上沉积阴极15，获得上述太阳能电池器件。该太阳能电池器件还需经过110摄氏度密闭条件下加热4小时，再降到室温，器件经过退火后能有效增加分子内各基团和分子链段间排列的有序性和规整度，提高载流子迁移率的传输速度和效率，进而提高光电转换效率。在本实施例中，阴极15Al层的厚度为170nm，也可以是30nm、130nm、60nm。
该有机太阳能电池经过110摄氏度密闭条件下加热4小时，再降到室温，器件经过退火后能有效增加分子内各基团和分子链段间排列的有序性和规整度，提高载流子迁移率的传输速度和效率，进而提高光电转换效率
如图2所示，在光照下，光透过玻璃基层11和ITO电极12，活性层14中的传导空穴型电致发光材料吸收光能，并产生激子，这些激子再迁移到电子给体/受体材料的界面处，并将电子转移给电子受体材料，如PCBM，实现电荷的分离，从而形成自由的载流子，即自由的电子和空穴。这些自由的电子沿电子受体材料向金属阴极传递并被阴极所收集，自由的空穴沿电子给体材料向ITO阳极传递并被阳极所收集，从而形成光电流和光电压，实现光电转换，外接负载时，可对其进行供电。在此过程中，传导空穴型电致发光材料由于其具有很宽的光谱响应范围，能够更充分地利用光能，以获得更高的光电转换效率，增加太阳能电池器件的产电能力；而且这种有机材料还能减轻太阳能电池器件的质量，并通过旋涂等技术即可制作，便于大批量的制备。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有下述结构通式的含苯并三唑基共聚物：
Figure FDA0000072923700000011
上述式中，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。
2.一种含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、分别提供下述结构式的化合物A和化合物B：
其中，所述化合物A中，R1为C1～C20的烷基；所述化合物B中，R2为C1～C20的烷基；
S2、无氧环境中，将所述化合物A和B以1∶1的摩尔比加入到含催化剂的有机溶剂中，于90～120℃下进行Heck耦合反应48～72h，得到如下结构通式的所述含苯并三唑基共聚物：
Figure FDA0000072923700000013
上述式中，n为大于等于10小于等于50的整数。
3.根据权利要求2所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对步骤S2制得的含苯并三唑基共聚物的提纯步骤：
S3、向步骤S2中的反应混合液中滴加甲醇，沉析所述含苯并三唑基共聚物；其次过滤，随后将滤物依次用甲醇和正己烷抽提24h；接着以氯仿为溶剂抽提，获得纯净的所述含苯并三唑基共聚物。
4.根据权利要求2或3所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述化合物B是采用如下步骤制得：
将结构通式为
Figure FDA0000072923700000021
的2-烷基-4，7-二噻吩-1，2，3-苯并三唑溶解在三氯甲烷和冰醋酸的混合液中；接着加入N-溴代丁二酰亚胺，并在室温下反应12h后，制得所述化合物B。
5.根据权利要求4所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，所述化合物B的制备步骤中，还包括对化合物B的纯化步骤：
将含所述化合物B的反应混合液用二氯甲烷萃取再用水洗；接着用无水硫酸镁干燥后旋蒸去除溶剂，获得纯净的所述化合物B。
6.根据权利要求2所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述催化剂为四三苯基膦钯或双三苯基磷二氯化钯。
7.根据权利要求2所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述催化剂为醋酸钯与三(邻甲基)苯基膦的混合物，所述醋酸钯的摩尔量为所述化合物A的0.5％～10％，所述三(邻甲基)苯基膦的摩尔量为所述醋酸钯的摩尔量的4～10倍。
8.根据权利要求6或7所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，所述催化剂的摩尔用量为所述化合物A的摩尔用量的0.5％～10％。
9.根据权利要求2或3所述的含苯并三唑基共聚物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述有机溶剂为甲苯、氯苯、四氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。
10.一种有机太阳能电池，包括依次层叠的玻璃基层、透明阳极、中间辅助层、活性层以及阴极，所述中间辅助层采用聚3，4-亚乙二氧基噻吩与聚苯乙烯-磺酸复合材料，所述活性层包括电子给体材料和电子受体材料，且所述电子受体材料采用[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯；其特征在于，所述电子给体材料选用如权利要求1所述的含苯并三唑基共聚物。
CN2011101822885A 2011-06-30 2011-06-30 含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池 Pending CN102850524A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101822885A CN102850524A (zh) 2011-06-30 2011-06-30 含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101822885A CN102850524A (zh) 2011-06-30 2011-06-30 含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102850524A true CN102850524A (zh) 2013-01-02

Family

ID=47397538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101822885A Pending CN102850524A (zh) 2011-06-30 2011-06-30 含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102850524A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103611574A (zh) * 2013-12-02 2014-03-05 浙江大学 含苯并三氮唑及其衍生物的催化剂的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101935389A (zh) * 2010-07-20 2011-01-05 中南大学 二噻吩苯并三唑基聚合物材料及其光伏应用
US20110023942A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 Thorsten Soegding Photovoltaic module having improved corrosion resistance and method of producing same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110023942A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 Thorsten Soegding Photovoltaic module having improved corrosion resistance and method of producing same
CN101935389A (zh) * 2010-07-20 2011-01-05 中南大学 二噻吩苯并三唑基聚合物材料及其光伏应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103611574A (zh) * 2013-12-02 2014-03-05 浙江大学 含苯并三氮唑及其衍生物的催化剂的制备方法
CN103611574B (zh) * 2013-12-02 2015-09-09 浙江大学 含苯并三氮唑及其衍生物的催化剂的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102295754B (zh) 含萘四羧酸二酰亚胺-萘并二噻吩的共聚物、制备方法及其应用
CN103159925A (zh) 异靛基共聚物太阳能电池材料及其制备方法和应用
CN102850526B (zh) 有机半导体材料、其制备方法和有机太阳能电池
CN103159926A (zh) 异靛基共聚物有机半导体材料及其制备方法和应用
CN102850525B (zh) 含苯并三唑基的有机半导体材料、其制备方法和有机太阳能电池
CN102850524A (zh) 含苯并三唑基共聚物、其制备方法和有机太阳能电池
CN103159927A (zh) 噻吩并吡咯二酮基共聚物材料及其制备方法和应用
CN102850523A (zh) 含苯并三唑基光电材料、其制备方法和有机太阳能电池
CN102850522B (zh) 含苯并三唑基共聚物及其制备方法和应用
CN102276800B (zh) 一种三苯胺单元卟啉共聚物及其制备方法和应用
CN102850527A (zh) N,n’-二取代异靛与芴共聚物及其制备方法和应用
CN103159919A (zh) 氰基蒽醌基共聚物太阳能电池材料及其制备方法和应用
CN103159920A (zh) 蒽醌基共聚物太阳能电池材料及其制备方法和应用
CN103159916A (zh) 二氟代苯并三唑基共聚物有机半导体材料及其制备方法和应用
CN103159915A (zh) 异靛基共聚物及其制备方法和应用
CN103159923A (zh) 异靛基共聚物材料及其制备方法和应用
CN103517935A (zh) 二氟代苯并三唑基太阳能电池材料及其制备方法和应用
CN102653587B (zh) 一种n,n'-二取代异靛与2,7-咔唑共聚物及其制备方法和应用
CN103012748A (zh) N,n’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物及其制备方法和应用
CN103159917A (zh) 噻吩并吡咯二酮基共聚物有机半导体材料及其制备方法和应用
CN103881062A (zh) 含萘并二噻吩和吡咯并吡咯二酮共聚物及其制备方法与聚合物太阳能电池
CN103159936B (zh) 含并噻唑单元的聚合物及其制备方法和太阳能电池器件
CN103159933A (zh) 含联噻唑单元的聚合物及其制备方法和太阳能电池器件
CN103848970A (zh) 含二噻吩并噻唑单元的聚合物及其制备方法和太阳能电池器件
CN103130988A (zh) 一种苯并二噻吩与联噻唑共聚物及其制备方法和包含其的太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130102