[发明专利]聚噻吩衍生物及其合成方法无效
申请号: | 201010257736.9 | 申请日: | 2010-08-20 |
公开(公告)号: | CN101891879A | 公开(公告)日: | 2010-11-24 |
发明(设计)人: | 张国兵;张清;胡超 | 申请(专利权)人: | 上海交通大学 |
主分类号: | C08G61/12 | 分类号: | C08G61/12 |
代理公司: | 上海交达专利事务所 31201 | 代理人: | 王锡麟;王桂忠 |
地址: | 200240 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 噻吩 衍生物 及其 合成 方法 | ||
技术领域
本发明涉及的是一种化工技术领域的衍生物及其制备,具体是一种聚噻吩衍生物及其合成方法。
背景技术
聚合物太阳能电池,具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单、可大面积成膜、柔性等优点而成为人们近年来关注的热点。己基取代聚噻吩(P3HT)是一种目前最广泛应用的高效率聚合物光伏材料,这种材料不仅具有良好的溶解性能,而且规整的P3HT还表现出良好的自组装性能和结晶性能。自组装之后的器件的性能以及效率可以得到明显改善和提高。
经过对现有技术的检索发现,Li,G.,Shrotriya V.,Huang,J.,Yao,Y.,Moriarty,T.,Emery,K.;Yang,Y.High-efficiency solution processable polymer photovoltaic cells by self-organization of polymer blends,Natu.Mater.4,864-868(2005).(通过自组装得到的高性能可溶液加工的聚合物太阳能电池)以及He,Y.,Chen,H.,Hou,J.,Li,Y.,Indene-C60 bisadduct:a new acceptor for high-performance polymer cells,J.Am.Soc.Chem.132,1377-1382(2010).(一种茚-C60作为新的电子给体所得到的高性能的聚合物太阳能电池)记载了基于退火后自组装的P3HT所制备的太阳能电池在模拟太阳光下的能量转换效率已经达到5%左右。但是P3HT的HOMO能级比较高,大约在-5.2eV,这样导致开路电压比较低,也只有0.65V左右,大大限制了在能量转化效率上的提高。这样对聚三烷基噻吩的改进以降低HOMO能级进而有望提高能量转化效率一直是人们关注的热点。
进一步检索发现,Scharber,M.C.,Muhlbacher,D.,Koppe,M.,Denk,P.,Waldauf,C.,Heeger,A.J.,Brabec,C.J.,Design rules for donors in bulk-heterojunction solar cells-towards10%energy-coversion efficiency,Adv.Mater.18,789-794(2006).(能量转化效率达10%的本体异质结太阳能电池给体材料的设计规则)以及Cheng,Y.J.,Yang,S.H.,Hsu,C.S.Synthesis of conjugated polymers for organic solar cell applications,Chem.Rev.109,5866-5923(2009).(应用于有机太阳能电池的共轭聚合物的合成)中记载了有机太阳能电池能量转化效率是与开路电压、短路电流、填充系数三者相关,其中开路电压是由电子给体材料的HOMO能级和电子受体材料的LUMO能级决定的。现在,降低电子给体的HOMO能级是提高开路电压和能量转化效率的方法之一。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种聚噻吩衍生物及其合成方法,通过简单的聚合方法(三氯化铁氧化聚合)制备得到可溶性聚噻吩衍生物,本发明合成的可溶性聚噻吩衍生物的创新之处就在于在噻吩单元中引入了强吸电子的二酰亚胺基团,强吸电子基团的引入使得聚合物的HOMO能级下降,最终得到低HOMO能级聚合物材料,比以前报道的聚三烷基噻吩的HOMO能级整整下降了0.5eV,解决了聚三烷基噻吩由于HOMO能级低而导致开路电压相对较低的问题。同时聚合物有良好的结晶性能,必将成为一种新型的光电材料。合成的新型聚噻吩衍生物适用于如:有机薄膜晶体管或有机太阳能电池的光电组件上。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种聚噻吩衍生物,其结构式为:
其中:n为重复单元数目,n大于或等于1,R1和R2的取值如下:
a)R1为氢,R2为C8-C18的直链或C8-C22的支链烷烃;或
b)R1为C6-C12的直链烷烃,R2为C6-C12的直链烷烃。
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