The invention discloses an organic n-type semiconductor polymer material based on naphthalimide selenophene and its preparation method and application. The organic n-type conjugated polymer semiconductor material and its preparation method are based on long-chain naphthalimide as an electron-pulling unit, selenium phene and its derivatives bisselenophene and bisselenophene as electron-feeding units. The application of these polymers as cathode interface modifier in perovskite solar cells is also discussed. The n_type conjugated polymer semiconductor based on naphthalimide and selenophene derivatives disclosed by the invention has the advantages of solution processing, high electronic mobility, excellent thermal stability and appropriate energy level, and is an ideal cathode interface modification material for perovskite solar cells.
【技术实现步骤摘要】
基于萘酰亚胺-硒吩的有机n型半导体聚合物材料及其制备方法与应用
本专利技术属于材料
，具体涉及一种基于萘酰亚胺-硒吩的有机n型半导体聚合物材料及其制备方法与应用，以及该类聚合物作为阴极修饰层在钙钛矿太阳能电池中的应用。
技术介绍
太阳能是取之不尽用之不竭的清洁、绿色能源，近年来随着世界各国对能源问题的重视，太阳能电池成为该领域的研究热点。与传统的半导体太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有成本低、效率高、制作工艺简单、可制备成柔性器件等突出优点，具有广阔的发展和应用前景1-3。自2013年以来，钙钛矿太阳能电池(PSC)经历了巨大的发展，其光电转换效率(PCE)高于22％4。在最近的时间里，研究人员专注于PSC的稳定性增强，廉价的大面积制备和柔性器件的制造5,6。为了实现廉价的大面积柔性PSC，倒置结构由于其不含TiO2，因此可以低温制备，是非常合适制造大面积柔性器件的装置7。大量实验证实，优化的典型倒置器件结构是：ITO/空穴传输层/钙钛矿/电子传输层/空穴阻挡层/Ag。例如，Peng等人8采用ITO/NiOx/钙钛矿/PC61BM/N，N'-双(1-正己基...
【技术保护点】
1.一种基于萘酰亚胺与硒吩的有机共轭聚合物n‑型半导体材料，其特征在于：基于长链萘酰亚胺或其衍生物为吸电子单元，硒吩或其衍生物联二硒吩或联三硒吩为给电子单元。
【技术特征摘要】
1.一种基于萘酰亚胺与硒吩的有机共轭聚合物n-型半导体材料，其特征在于：基于长链萘酰亚胺或其衍生物为吸电子单元，硒吩或其衍生物联二硒吩或联三硒吩为给电子单元。2.根据权利要求1所述的基于萘酰亚胺与硒吩的有机共轭聚合物n-型半导体材料，其特征在于：结构通式包括：R1、R2为烷基CnH2n+1(n＝0-12)；R3为烷基CnH2n+1(n＝0-30)。3.根据权利要求1或2所述的基于萘酰亚胺与硒吩的有机共轭聚合物n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：Ⅰ、制备5,5′-双(三甲基锡烷基)-2，2′-二硒吩中间体(1)制备5,5-二甲基-2-(硒吩-2-基)-1,3,2-二氧杂硼烷(2)制备2,2'-联二硒吩(3)制备5,5′-双(三甲基锡)-2，2′-二硒吩反应方程式为：Ⅱ、制备5，5″-双(三甲基锡烷基)-2，2′：5′，2″-三硒吩中间体(1)制备2，2′：5′，2″-三联硒吩(2)制备5,5”-二溴-2,2'：5'，2”-三联硒吩(3)制备5,5”-二(三甲基锡烷基)-2,2'：5'，2”–三联硒吩反应方程式为：；Ш、制备n-型聚合物半导体将化合物2，5-双(三甲基锡)硒吩或6或10与长链萘酰亚胺11加入到反应容器中，以Pd(PPh3)4为催化剂，以无水氯苯作为溶剂；脱气，避光条件下在140℃回流反应24～72小时，然后将反应混合物倒入含有盐酸的甲醇中搅拌1～12小时；经静置、过滤得到沉淀物，再经柱纯化、重结晶，得到聚合物产物12，13或14；反应方程式为：4.根据权利要求3所述的基于萘酰亚胺与硒吩的有机共轭聚合物n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ的具体方法为：(1)制备5,5-二甲基-2-(硒吩-2-基)-1,3,2-二氧杂硼烷(1-1)将一定量的2-溴-3-R3基-硒吩溶于无水THF溶剂中，溶剂的用量为10～50mL/1摩尔2-溴-3-R3基-硒吩；惰性气体保护下冷却至-78℃，然后滴加与2-溴-3-R基-硒吩等摩尔量的正丁基锂BuLi；(1-2)加毕，混合物继续在-78℃搅拌1～12小时，然后滴加与BuLi等摩尔量的硼酸三甲酯B(OMe)3，加毕，使溶液升温至室温并继续搅拌1～12小时；(1-3)加入盐酸以猝灭反应，然后用乙酸乙酯萃取并用H2O洗涤；所得有机相干燥、过滤、浓缩溶液得到粗产物；(1-4)将粗产物直接溶于乙酸乙酯中，然后加入2,2-二甲基-1,3-丙二醇，其摩尔量是2-溴-3-R3基-硒吩的1～10倍，混合物溶液在室温下搅拌1～24小时；(1-5)溶液用乙酸乙酯萃取，然后用H2O洗涤，然后干燥、过滤、将有机相浓缩并通过硅胶柱纯化得到产物3；(2)制备2,2'-联二硒吩(2-1)将中间体3、2-溴-3-R3基-硒吩和碳酸氢钠以摩尔比为1：1：3～1：1：9的比例加入到反应容器中；(2-2)四氢呋喃与水的混合液作为反应溶剂，四氢呋喃与水体积比1：1～10：1；溶剂的用量为30～100mL/1摩尔2-溴-3-R3基-硒吩；(2-3)通惰性气体排出反应器中的空气后，加入催化剂四(三苯基磷)钯Pd(PPh3)4，与化合物3的摩尔比为3％；回流反应12～72小时；(2-4)然后用乙酸乙酯萃取，用水洗涤，得到的有机相干燥、浓缩、并通过硅胶柱纯化得到产物4；(2-5)将化合物4溶于氯仿和冰醋酸的混合溶剂中；氯仿和冰醋酸的比例为1：0.1～1：3；溶剂的用量为20～100mL/1摩尔化合物4；(3)制备5,5′-双溴-2,2'-联二硒吩(3-1)通入惰性气体排出反应瓶中的空气，在避光条件下缓慢加入化合物4摩尔量2倍当量的N-溴代琥珀酰亚胺NBS；(3-2)加毕，将混合物在避光条件下室温下搅拌1～24小时；(3-3)用二氯甲烷萃取，然后用水、氢5％氧化钾水溶液、水洗涤，然后干燥、过滤后，将有机相浓缩并通过硅胶柱纯化，得到产物5；(4)制备5,5′-双(三甲基锡)-2，2′...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫伟博，王子龙，辛颢，郭世赣，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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