技術領域

本發明涉及光電領域，尤其涉及一種含噻吩并噻吩-二苯并噻吩苯并二噻吩的共軛聚合物及其制備方法與應用。

背景技術

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，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。

由于近年來在共軛聚合物的設計和有機太陽能電池器件制造工藝上的進步，有機太陽能電池的效率已取得很大提高。有機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。

然而，傳統的聚合物材料的光吸收范圍較窄。因此，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。

發明內容

基于此，有必要提供一種光吸收范圍較寬的含噻吩并噻吩-二苯并噻吩苯并二噻吩的共軛聚合物及其制備方法。

此外，還有必要提供一種含噻吩并噻吩-二苯并噻吩苯并二噻吩的共軛聚合物在太陽能電池、有機電致發光器件或有機場效應晶體管中的應用。

一種含噻吩并噻吩-二苯并噻吩苯并二噻吩的共軛聚合物，結構通式如下：

其中，R₁和R₂相同的為H、C₁~C₁₀的烷基或C₁~C₁₀的烷氧基，R₃為C₁~C₁₆的烷基或C₁~C₁₆的烷氧基；

n為5~60之間的自然數。

一種含噻吩并噻吩-二苯并噻吩苯并二噻吩的共軛聚合物的制備方法，包括以下步驟：

分別提供具有如下結構式的化合物A和化合物B：

其中，R₁和R₂相同的為H、C₁~C₁₀的烷基或C₁~C₁₀的烷氧基，R₃為C₁~C₁₆的烷基或C₁~C₁₆的烷氧基；

在保護氣體氛圍、無水無氧環境下，將所述化合物A和所述化合物B在有機溶劑和催化劑存在的條件下進行Stille偶合反應，其中，所述化合物A和所述化合物B的摩爾比為1:1~1.5:1，反應溫度為60℃~120℃，反應時間為24h~72h，分離純化后得到具有如下結構式的含噻吩并噻吩-二苯并噻吩苯并二噻吩的共軛聚合物：

其中，n為5~60之間的自然數。

在一個實施例中，所述催化劑的加入量為所述化合物B的摩爾數的0.01%~5%；

所述催化劑為有機鈀與有機膦配體的混合物，或所述催化劑為有機鈀。

在一個實施例中，所述有機鈀與有機膦配體的混合物中，所述有機鈀與所述有機膦配體的摩爾比為1:2~1:20；所述有機鈀為三(二亞芐基丙酮)二鈀、四(三苯基膦)鈀或二(三苯基膦)二氯化鈀；所述有機膦配體為三（鄰甲基苯基）膦。

在一個實施例中，所述有機溶劑為四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或甲苯。

在一個實施例中，所述化合物A由如下步驟制得：

提供具有如下結構式的化合物F：

將所述化合物F在五氧化二磷的催化作用下，在室溫下攪拌反應48h~72h，其中，所述化合物F和所述五氧化二磷的摩爾比可以為1.5:1~2:1，然后倒入冰水中猝滅反應，過濾后將沉淀真空干燥并加入到吡啶中，在110℃回流反應12h~14h，分離純化后得到具有如下結構式的化合物G：