本发明专利技术涉及一种用于太阳能电池的有机半导体及其制备技术领域，更具体的讲本发明专利技术涉及一类基于三苯胺-苯并噻二唑的嵌段共聚物及其制备方法以及在太阳能电池中的应用。本发明专利技术旨在提供一类可用于聚合物太阳能电池的具有优良溶解性，较宽紫外-可见光吸收范围，较高空穴迁移率，稳定性好的含三苯胺基团，苯并噻二唑基团的一类嵌段共聚物以及制备方法，同时三苯胺类齐聚物的引入使此类聚合物有利于电荷传输，有利于电荷在界面层的分离，因此这类聚合物制备的有机太阳能电池可以获得较高的光电转化效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于太阳能电池的有机半导体及其制备
，更具体的讲本专利技术涉及一类基于三苯胺-苯并噻二唑的嵌段共聚物及其制备方法以及在太阳能电池中的应用。
技术介绍
有机太阳能电池与无机太阳能电池相比其主要优点有(1)化学可变性大，原料来源广泛；(2)有多种途径来改变材料的光物理性质和提高载流子的传送能力；(3)加工容易可大面积成膜；(4)易进行化学物理改性来改善光伏性能；(5)价格便宜，成本低廉，这是有机太阳能电池实用化最具竞争能力的因素；聚合物太阳能电池(PSCs)以其制备工艺简单、价格低廉，质量轻和可制成大面积柔性光伏材料等优点成为传统太阳能电池最有可能的竞争者，高迁移率、低带隙的共轭聚合物由于能捕获太阳能并高效地传输激子，近些年来在太阳·能电池方面使人们看到了新的希望。目前，聚芴及其衍生物由于含有一个刚性平面内联苯单元，具有较高的热和化学稳定性，以及较好的成膜性，引起人们的广泛关注；由于本征态聚芴的带隙较大，通过在聚合物主链中引入杂环、多芳环或芳杂环分子来增大聚合物骨架的电子云密度，或采用交替的电子给体-受体体系等，能够有效地降低聚合物的带隙，从而使其在太阳能电池方面有着广泛的应用(J. H. Seo et al., Journal of the American Chemical Society 133,8416 (2011/06/08，2011) ；ff. Tang, V. Chellappan, M. Liu, Z. -K. Chen, L. Ke,Acs Appl Mater Inter I, 1467 (2009/07/29, 2009) ；0. InganAs, F. Zhang, M. R.Andersson, Accounts of Chemical Research 42, 1731 (2009/11/17, 2009) ；C. Du etal. , Macromolecules 44，7617 (2011/10/11, 2011));苯并噻二唑作为一种典型的受体单元，常与其它基团(如芴，噻吩等)共聚形成D-A型，以减少能带隙宽，提高光电转换效率，被广泛用于聚合物太阳能电池；荷，苯并噻二唑类聚合物近年来被广泛研究(M. Svensson,F. Zhang, O. Inganas, M. R. Andersson, Synthetic Metals 135 - 136, 137 (2003)；Q. Zheng, B. J. Jung, J. Sun, Η. E. Katz, Journal of the American ChemicalSociety 132，5394 (2010/04/21，2010) ；C. Shi, Y. Yao, Yang, Q. Pei, Journal ofthe American Chemical Society 128, 8980 (2006/07/01, 2006));如 Chenjun Shi 等合成的芴，苯并噻二唑类聚合物PF-co-DTB，将其与PCBM共混于二氯苯溶液通过旋涂制备的太阳能电池，具有较宽紫外-可见光吸收范围，然而电池的开路电压在O. 02-0. 76V之间，能量转换效率在O. 0007%-1. 6%之间均较小，这可能与聚合物的溶解性较不理想及空穴迁移率较低有关；而三苯胺及其衍生物具有强的电子共轭体系是一种有效的空穴传输及电子供体材料，本身具有独特的三维立体结构可改善材料的溶解性并可使吸收和电荷传输呈现各向异性，又如专利201010220692-2所合成的基于三苯胺，苯并噻二唑类的星型三维共轭分子，三苯胺的引入，使其具有较好的溶解性，使这类分子更有利于对光子的吸收，所制备的太阳能电池具有较高的光电转换效率；然而相对于有机小分子半导体而言聚合物半导体材料有着诸多优点，如具有较好的热稳定性，较高的玻璃化转变温度，机械强度大，易于化学修饰，不易结晶，易于加工，所制备的太阳能电池寿命长等优点，因此制备出一种含有三苯胺，苯并噻二唑类的共聚物是十分有必要的。本专利技术在此基础上设计改进。将三苯胺类齐聚物引入到苯并噻二唑类共聚物中，设计合成出一系列基于三苯胺，苯并噻二唑的D- π -A型嵌段聚合物，在获得较窄能带隙的同时，大大的改善了聚合物的溶解性，提高了聚合物的玻璃化转变温度，同时提高了聚合物的空穴迁移率，从而使这类聚合物有利于溶液加工，有利于电荷的传输，提高迁移率，提高光俘获能力，从而能够进一步提高有机太阳能电池的开路电压及光电转换效率，因此适合于制备有机太阳能电池。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一类可用于聚合物太阳能电池的具有优良溶解性，较宽紫外-可见光吸收范围，较高空穴迁移率，稳定性好的含三苯胺基团，苯并噻二唑基团的一类嵌段共聚物以及制备方法，同时三苯胺类齐聚物的引入使此类聚合物有利于电荷传输，有利于电荷在界面层的分离，因此这类聚合物制备的有机太阳能电池可以获得较高的光电转化效率。一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体，其特征在于所述基于三苯胺的嵌段聚合物半导体具有如下的结构通式权利要求1.一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体，其特征在于所述基于三苯胺的嵌段聚合物半导体具有如下的结构通式2.如权利要求I所述的一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行； (I)在反应容器中加入芴、苯或者联苯的二硼酸酯、两端带溴的三苯胺类齐聚物、.4，7- 二溴-2，I, 3-苯并噻二唑、催化剂、配体和弱碱，再向容器中加入溶剂，将反应容器抽真空后充氮气，加热至80° C 130° C，搅拌下反应4小时以上，再添加苯硼酸反应2小时，最后添加溴代苯反应2小时； (2)反应结束后，将所得产物依次加入甲醇沉淀、过滤回收沉淀、氯仿溶解沉淀物、过柱(其中固相为硅胶，流动相为氯仿)、旋转蒸发仪蒸发浓缩、再加入甲醇沉淀、过滤回收沉淀、真空干燥处理，最终得到浅黄色固体产品即为目标产物。3.如权利要求2所述的一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体的制备方法，其特征在于所述的Ar1的二硼酸酯如结构式I所示4.如权利要求2所述的一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体的制备方法，其特征在于所述的4，7- 二溴-2，I, 3-苯并噻二唑和两端带溴的三苯胺类齐聚物的摩尔比为X 0.5-X，X为0. 025 0. 475 ;所述的4，7- 二溴-2，I, 3-苯并噻二唑和两端带溴的三苯胺类齐聚物的总物质量与芴、苯或者联苯的二硼酸酯的摩尔比为I :1。5.如权利要求2所述的一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体的制备方法，其特征在于所述的催化剂为钯催化剂，具体为=Pd(OAC)2, PdCl2(dppf)或Pd(PPh3)4,4，7-二溴-2，I, 3-苯并噻二唑和两端带溴的三苯胺类齐聚物与芴、苯或者联苯的二硼酸酯这三种物质的总物质量与催化剂的摩尔比为I :0. 003 0. 05，其中所述的三种物质总量与催化剂的最佳配比为I :0. 015。6.如权利要求2所述的一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体的制备方法，其特征在于所述的配体为三环己基膦氟硼酸盐，三环己基膦，三叔丁基膦，三苯基膦或三乙烯二胺，配体与催化剂的摩尔比为4 12 :1。7.如权利要求2所述的一类基于三苯胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一类基于三苯胺的嵌段聚合物半导体，其特征在于：所述基于三苯胺的嵌段聚合物半导体具有如下的结构通式：；其中x位于0.025～0.475之间；n位于1～7之间；m位于10～200；所述基于三苯胺的嵌段聚合物半导体的分子量位于10000～50000之间；所述Ar为？？、、或；其中R为H或(CH2)zCH3，其中z数目为1～11；所述Ar1为、或；其中R1为H或(CH2)zCH3，其中z数目为1～11。2012102657589100001dest_path_image001.jpg,714062dest_path_image002.jpg,dest_path_image003.jpg,568885dest_path_image004.jpg,dest_path_image005.jpg,722524dest_path_image006.jpg,dest_path_image007.jpg,55416dest_path_image008.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李坚，陈彬彬，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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