一种联噻吩-噻吩共聚物及其制备方法和应用与流程

专利检索2026-09-20  10


本发明涉及联噻吩-噻吩共聚物,特别涉及一种联噻吩-噻吩共聚物及其制备方法和应用。


背景技术:

1、钙钛矿太阳能电池是近几年兴起的一类非常具有发展前景的太阳能电池,具有光电转换效率高、制作简单、成本低等优点。光电转换效率是衡量钙钛矿太阳能电池优劣的重要性能之一,目前提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率的主要有2种技术手段,一是通过优化结构或调控钙钛矿电池各层的形貌以优化界面性能;二是改变钙钛矿电池的材料成分,研发性能更加优良的空穴传输层、钙钛矿吸收层或电子传输层材料。

2、聚3-己基噻吩是一种聚噻吩的衍生物,拥有较好的稳定性以及溶液涂膜性能,且具有独特的光电特性及较高的空穴传输性能,因而聚3-己基噻吩(p3ht)成为最常用的聚合物空穴传输材料之一。但是单独使用p3ht作为空穴输运层制备的钙钛矿太阳能器件的效率并不理想,其主要原因是p3ht与钙钛矿界面存在物理性的不良接触,这会使得载流子出现严重的复合现象,造成明显的电压电流损失,进而影响钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。因此,对p3ht进行改性,提高聚合物与钙钛矿界面的接触,进而提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率是亟待解决的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足,提供一种联噻吩-噻吩共聚物,能有效的改善p3ht与钙钛矿界面存在物理性的不良接触的问题,减少器件中的电荷复合,进而有效的提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。

2、本发明的目的在于提供一种联噻吩-噻吩共聚物,所述联噻吩-噻吩共聚物为3-己基噻吩与2,3'-联噻吩-5-甲醛的共聚物,所述联噻吩-噻吩共聚物的结构如式(ⅰ)所示:

3、

4、其中,x:y为5~50:1。

5、优选地,所述联噻吩-噻吩共聚物的ht值≥90%,pdi≤2.0。

6、优选地,所述x:y为13~18:1。

7、优选地,所述x:y为22~27:1。

8、优选地,所述x的取值范围为20~200,y的取值范围为1~10。

9、本发明另一目的在于提供所述的联噻吩-噻吩共聚物的制备方法,包括如下步骤:

10、将2-溴-3-己基噻吩、2,3'-联噻吩-5-甲醛、无机碱、有机酸、溶剂和钯催化剂混合,升温反应,得联噻吩-噻吩共聚物。

11、优选地,所述2-溴-3-己基噻吩、2,3'-联噻吩-5-甲醛的摩尔比为4~45:1。

12、优选地,所述无机碱包括无水碳酸钾、无水碳酸钠中的至少一种。

13、优选地,所述2-溴-3-己基噻吩和2,3'-联噻吩-5-甲醛的总摩尔与无机碱的摩尔的比值为1:1.3~2.0。

14、优选地,所述有机酸包括新戊酸、己酸中的至少一种。

15、优选地,所述2-溴-3-己基噻吩和2,3'-联噻吩-5-甲醛的总摩尔与有机酸的摩尔的比值为1:0.1~0.5。

16、优选地,所述溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺。

17、优选地,所述钯催化剂包括二亚胺钯催化剂、氨基钯催化剂中的至少一种。

18、优选地,所述2-溴-3-己基噻吩和2,3'-联噻吩-5-甲醛的总摩尔与钯催化剂的摩尔的比值为1:0.002~0.008;

19、优选地,所述升温反应的温度为80~120℃。

20、优选地,所述升温反应的时间为10~36h。

21、本发明再一目的在于提供所述的联噻吩-噻吩共聚物或所述的制备方法制得的联噻吩-噻吩共聚物在制备钙钛矿太阳能电池中的应用。

22、相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:

23、(1)本发明所提供的联噻吩-噻吩共聚物为无规结构、规整度高、分子量分布窄,分子结构中含有2,3'-联噻吩-5-甲醛链段,能有效的改善p3ht与钙钛矿界面存在物理性的不良接触的问题,降低电压电流损失,进而有效的提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。

24、(2)本发明提供的联噻吩-噻吩共聚物的分子链中含长链和醛基结构,可提高联噻吩-噻吩共聚物在氯苯和/或二氯苯中的溶解性,且醛基具有反应性,可增加太阳能电池各层间的结合力,本发明提供的联噻吩-噻吩共聚物在太阳能电池、有机晶体管、电致变色器件、化学传感器、电磁屏蔽材料等领域具有广泛应用前景。



技术特征:

1.一种联噻吩-噻吩共聚物,其特征在于,所述联噻吩-噻吩共聚物为3-己基噻吩与2,3'-联噻吩-5-甲醛的共聚物,所述联噻吩-噻吩共聚物的结构如式(ⅰ)所示:

2.根据权利要求1所述的联噻吩-噻吩共聚物,其特征在于,所述联噻吩-噻吩共聚物的ht值≥90%,pdi≤2.0。

3.根据权利要求1所述的联噻吩-噻吩共聚物,其特征在于,所述x:y为13~18:1。

4.根据权利要求1所述的联噻吩-噻吩共聚物,其特征在于,所述x:y为22~27:1。

5.根据权利要求1所述的联噻吩-噻吩共聚物,其特征在于,所述x的取值范围为20~200,y的取值范围为1~10。

6.权利要求1~5任一项所述的联噻吩-噻吩共聚物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

7.根据权利要求6所述的联噻吩-噻吩共聚物的制备方法,其特征在于,所述2-溴-3-己基噻吩与2,3'-联噻吩-5-甲醛的摩尔比为4~45:1;

8.根据权利要求6所述的联噻吩-噻吩共聚物的制备方法,其特征在于,所述无机碱包括无水碳酸钾、无水碳酸钠中的至少一种;

9.根据权利要求6所述的联噻吩-噻吩共聚物的制备方法,其特征在于,所述升温反应的温度为80~120℃;

10.权利要求1~5任一项所述的联噻吩-噻吩共聚物或权利要求6~9任一项所述的制备方法制得的联噻吩-噻吩共聚物在制备钙钛矿太阳能电池中的应用。


技术总结
本发明公开了一种联噻吩‑噻吩共聚物及其制备方法和应用,所述联噻吩‑噻吩共聚物为3‑己基噻吩与2,3'‑联噻吩‑5‑甲醛的共聚物,所述共聚物的结构如式(Ⅰ)所示:其中,x:y为5~50:1;该共聚物应用于钙钛矿器件中,能有效的改善P3HT与钙钛矿界面存在物理性的不良接触的问题,减少器件中的电荷复合,进而有效的提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

技术研发人员:请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者:链行走新材料科技(广州)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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