[发明专利]系列高效率有机太阳能电池材料合成方法

说明书

技术领域

由于对廉价的可再生能源利用的需要，越来越多的科研工作者将目光转向了高效、廉价的光伏器件的领域。以聚合物为基础的有机光伏体系相比于无机半导体材料具有廉价、容易制备的优势，同时，有机光伏器件的潜在优势在于它可以制备大面积的柔性器件，这是无机半导体材料所无法达到的。近些年来，有机光伏器件的光电转换效率不断攀升，目前已达到了5-9％。但是就目前有机太阳能电池的报道中来看，聚合物新材料是制备高效的有机光伏器件的有效途径。

背景技术

D-π-A-π-D的新型聚合物不断出现，在有机太阳能电池效率提高方面表现优异。除了小片段的噻吩作为π-sapce外，其它的稠环的噻吩具有类似的结构，高的导电性。化学上可以在多个部位功能化实现不同目标的聚合物合成，实现材料高的吸收系数，高的导电性，实现高的光电转换效率，长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种高产率合成系列的有机太阳能电池材料方法及其在有机太阳能电池中的应用。

本发明所提供的化合物，结构如式一所示。

合成工艺如式二。

优选的，本发明的化合物合成方法为式二所示的聚合物。

实施例1：优选的式二结构的化合物的制备方法，聚合物1合成方法。

M2的合成，在无氧条件下，在5升单口烧瓶中投入式二中M150g，(76mmol)，4，4，5，5-(4甲基)-2-(噻吩-2-基)-1，3，2-二氧硼烷，40g，190mmol)，Na₂CO₃(10g，94mmol)，甲苯(2500mL)，和去离子水(500mL)，催化剂Pd(PPh₃)₄(10g，8.6mmol)。混合物在90℃加热搅拌3昼夜.。有机物加入去离子水3升，用CH₂Cl₂(3×1000mL)萃取三次；萃取液用无水Na₂SO₄干燥四小时，溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH₂Cl₂/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物M2为红色晶体(49g，产率97％).

M3的合成，在无氧条件下，在5升单口烧瓶中投入上述合成的M2(40g，55mmol)，N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(20g，113mmol)，氯仿5升在避光条件下室温搅拌24小时。溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH₂Cl₂/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物M3为红色晶体(46g，产率94％).

聚合物1合成方法，在无氧条件下，在10升单口烧瓶中投入式二中M3，41g，(46mmol)，干净的四氢呋喃(THF)4.5升，式II中M12，30克(46mmol)，NaHCO₃(180g，9.4mol)，甲苯(1.5L)，和去离子水(900mL)，催化剂Pd(PPh₃)₄(1.5g，1.4mmol)。混合物在90℃加热搅拌2昼夜。降到室温，加入苯硼酸，1克，催化剂Pd(PPh₃)₄50mg，混合物在90℃加热搅拌1昼夜。降到室温，加入溴代苯，5克，催化剂Pd(PPh₃)₄50mg，混合物在90℃加热搅拌1昼夜。降到室温，有机物加入去离子水3升，搅拌4小时，布式漏斗过滤，滤出物干燥后用CHCl₃3L加热溶解，全部溶解后用旋蒸仪蒸发掉大部分溶剂。残余物倒入40升丙酮中搅拌1小时，布式漏斗过滤，滤出物干燥后得到聚合物1为黑色固体(36g，产率69％)。聚合物满足下列分析指标：数均分子量17.8kg/mol；重均分子量53.0kg/mol，单分散指数PDI of2.96。

实施例2：优选的式二结构的化合物的制备方法，聚合物2合成方法。