CN101597279B - 一种聚噻吩类化合物及其中间体与它们的制备方法及在太阳能电池中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚噻吩类化合物及其中间体与它们的制备方法及应用，该中间体的结构通式如式I所示，该聚噻吩类化合物如式II结构通式所示，其中，m为10-100，n为0-100。本发明采用侧基接入给电子基团的方法，得到一种新型聚噻吩类化合物，使聚噻吩主链的共轭长度增加，从而提高了聚合物的载流子迁移率和对太阳光的吸光度。且可根据需要，调节给电子侧基和3-己基噻吩两者的比例，获得具有不同配比的聚合物。该类化合物结构正确，制备方法简便，易于操作，产率高。由于该化合物中存在含N的给电子基团，容易成膜，且提高了聚合物在膜中的结晶度，在制备太阳能电池中具有广泛的应用。

Description

一种聚噻吩类化合物及其中间体与它们的制备方法及在太阳能电池中的应用

技术领域

本发明涉及一种聚噻吩类化合物及其中间体与它们的制备方法与应用，尤其是一类侧基含给电子基团的聚噻吩类化合物及其中间体与它们的制备方法及在太阳能电池中的应用。

背景技术

自从上世纪八十年代中旬Stang公布了第一个有机太阳能电池以来(C.W.Tang，Appl.Phys.Lett.1986，48，183-184.)，有机太阳能电池因为其密度小，价格低廉，制作方便以及稳定性高已经引起了全世界很多研究组和公司的关注(Thompson，B.C.；Frechet，J.M.J.Angew.Chem.Int.Ed.2008，47，58；Mayer，A.C.；Scully，S.R.；Hardin，B.E.；Rowell，M.W.；McGehee，M.D.Materials today，2007，10，28；Li，G.；Shrotriya，V.；Yao，Y.；Huang，J.；Yang，Y.J.Mater.Chem.，2007，17，3126)其中，以聚噻吩类聚合物为给体，C₆₀类分子为受体的异质结太阳能电池效率已经达到6.5％(Kim，J.Y；Lee，K.；Coates，N.E.；Moses，D.；Nguyen，T.Q.；Dante，Mark.；Heeger，A.J.Science，2007，317，222)，接近可应用效率(7％)。但是，传统的材料聚(3-己基噻吩)对太阳光的吸收仅有46％左右(Soci，C.，Hwang，I.-W.，Moses，D.，Zhu，Z.，Waller，D.，Guadiana，R.，Brabec，C.J.，Heeger，A.J.，Adv.Funct.Mater.2007，17，632.)，大部分红外区的光仍然没有得到有效的吸收。所以，合成对太阳光吸收更宽，带隙更窄的共轭聚合物具有很大的意义。另外一方面，载流子迁移率也直接影响到电池的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚噻吩类化合物及其中间体与它们的制备方法与在太阳能电池中的应用。

本发明提供的聚噻吩类化合物的中间体，其结构通式如式I所示：

                (式I)

本发明提供的制备上述聚噻吩类化合物的中间体的方法，包括如下步骤：

1)将n-C₆H₁₃Br的溶液加入到咔唑及叔丁醇钾的溶液中进行反应，得到N-己基咔唑；

向上述N-己基咔唑中加入POCl₃和DMF进行回流反应，得到3-甲醛基-N-己基咔唑；

2)将3-甲基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺混合，反应完毕后得到2，5-二溴-3-甲基噻吩；

将2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液中加入过氧化苯甲酰和N-溴代琥珀酰亚胺进行回流反应，得到2，5-二溴-3-溴甲基噻吩；

将2，5-二溴-3-溴甲基噻吩与三乙基氧磷进行回流反应，得到磷酸酯；

3)将步骤1)得到的3-甲醛基-N-己基咔唑与步骤2)得到的磷酸酯混合，并加入有机溶剂和叔丁醇钾，反应完毕后得到聚噻吩类化合物的中间体。

上述制备聚噻吩类化合物的方法中，步骤1)中，叔丁醇钾与咔唑的摩尔比为2∶1，n-C₆H₁₃Br与咔唑的摩尔比为2∶1；POCl₃与N-己基咔唑的摩尔比为3∶1，DMF与N-己基咔唑的摩尔比为1.05∶1；

上述咔唑的溶液中，溶剂为四氢呋喃，该咔唑的溶液的浓度为1-5mol/L，n-C₆H₁₃Br的溶液中，溶剂为四氢呋喃，该n-C₆H₁₃Br的溶液的浓度为1-20mol/L；

上述n-C₆H₁₃Br的溶液与咔唑的溶液的反应温度为室温，反应时间为12-18小时；N-己基咔唑的溶液与POCl₃进行回流反应的时间为24-36小时；

步骤2)中，N-溴代琥珀酰亚胺与3-甲基噻吩的摩尔比为2.5∶1；过氧化苯甲酰与2，5-二溴-3-甲基噻吩的摩尔比为0.1∶1，N-溴代琥珀酰亚胺与2，5-二溴-3-甲基噻吩的摩尔比为1.1∶1；2，5-二溴-3-溴甲基噻吩与三乙基氧磷的摩尔比为1∶2.2-3；

上述3-甲基噻吩的溶液中，溶剂为氯仿和乙酸，氯仿与乙酸的体积比为5∶1，3-甲基噻吩与氯仿及乙酸的用量比为0.1-0.2mol∶50ml∶10ml；2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液中，溶剂为四氯化碳，该2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液的浓度为0.1-5mol/L；

上述3-甲基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺的反应温度为室温，反应时间为6-12小时；2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液与过氧化苯甲酰和N-溴代琥珀酰亚胺进行回流反应的时间为4-6小时；2，5-二溴-3-溴甲基噻吩与三乙基氧磷进行回流反应的时间为2-8小时；

步骤3)中，3-甲醛基-N-己基咔唑与磷酸酯的摩尔比为1-1.2∶1，叔丁醇钾与磷酸酯的摩尔比为2-3∶1。该步骤所用有机溶剂为四氢呋喃，3-甲醛基-N-己基咔唑和磷酸酯在有机溶剂中的浓度为0.1-5mol/L；

该步骤的反应温度为室温，反应时间为0.5-1小时，该步骤的反应为wittg-honor反应。

本发明提供的聚噻吩类化合物，其结构通式如式II所示：

            (式II)

上述式II结构通式中，m为10-100，n为0-100。

当n＝0，m＝10-100时，上述聚噻吩类化合物的结构通式如式III所示：

            (式III)

当n＝1-100，m＝10-100时，上述聚噻吩类化合物为嵌段共聚物，其结构通式如式II所示。

本发明提供的制备上述式III结构通式所示的聚噻吩类化合物的方法，包括如下步骤：

1)将2，5二溴噻吩的溶液先与丁基锂反应，再加入3-丁基氯化锡进行反应，反应完毕后得到2，5-二(三丁基锡基)噻吩；

2)将2，5-二(三丁基锡基)噻吩与前述制备得到的聚噻吩类化合物的中间体在有机溶剂及催化剂Pd(PPh₃)₄存在的条件下进行回流反应，得到式III结构通式所示的聚噻吩类化合物。

上述制备方法的步骤1)中，丁基锂与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1，3-丁基氯化锡与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1；

上述2，5二溴噻吩的溶液中，溶剂为四氢呋喃，该2，5二溴噻吩的溶液的浓度为1-5mol/L；

该步骤中，2，5二溴噻吩的溶液与丁基锂进行反应的反应温度为-78℃，反应时间为0.5-2小时；再加入3-丁基氯化锡后进行反应的反应温度为室温，反应时间为24小时；

步骤2)中，聚噻吩类化合物的中间体与2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔比为1∶1，催化剂Pd(PPh₃)₄的用量为0.8％-1.2％。

该步骤中，所用有机溶剂为甲苯，有机溶剂的用量与所述聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二(三丁基锡基)噻吩的用量比为10-20ml∶1mmol∶1mmol。

该步骤的回流反应的时间为24-48小时。

本发明提供的制备式II结构通式所示的聚噻吩类化合物的方法，包括如下步骤：

1)将溴代正己烷的溶液与镁的溶液混合，并加入3-溴噻吩和催化剂Ni(dppf)Cl₂进行回流反应，得到3-己基噻吩；

将3-己基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺进行反应，得到2，5-二溴-3-己基噻吩；

2)将2，5二溴噻吩的溶液先与丁基锂反应，再加入3-丁基氯化锡进行反应，得到2，5-二(三丁基锡基)噻吩；

3)将前述制备得到的的聚噻吩类化合物的中间体与该步骤1)得到的2，5-二溴-3-己基噻吩及步骤2)得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩在有机溶剂中混合，并加入催化剂Pd(PPh₃)₄，回流反应得到式II结构通式所示的聚噻吩类化合物。

上述制备方法的步骤1)中，溴代正己烷与镁的摩尔比为1∶1.1，3-溴噻吩与溴代正己烷的摩尔比为1.2∶1，催化剂Ni(dppf)Cl₂与溴代正己烷的摩尔比为0.005∶1；N-溴代琥珀酰亚胺与3-己基噻吩的摩尔比为2.5∶1；

上述溴代正己烷的溶液中，溶剂为乙醚，该溴代正己烷的溶液的浓度为1-5mol/L；镁的溶液中，溶剂为乙醚，该镁溶液的浓度为1-5mol/L；

上述3-己基噻吩的溶液中，溶剂为氯仿和乙酸，3-己基噻吩与氯仿及乙酸的用量比为0.1-0.2mol∶50ml∶10ml；

该步骤中回流反应的时间为48小时；3-己基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺进行反应的温度为室温，反应时间为12小时；

步骤2)中，丁基锂与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1，3-丁基氯化锡与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1；

上述2，5二溴噻吩的溶液中，溶剂为四氢呋喃，该2，5二溴噻吩的溶液的浓度为1-5mol/L；

该步骤中，2，5二溴噻吩的溶液与丁基锂进行反应的反应温度为-78℃，反应时间为0.5-2小时；再加入3-丁基氯化锡后进行反应的反应温度为室温，反应时间为24小时；

步骤3)中，聚噻吩类化合物的中间体与2，5-二溴-3-己基噻吩的总摩尔量等于2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔量；所用有机溶剂为甲苯，该有机溶剂与2，5-二(三丁基锡基)噻吩的用量比为10-20ml∶1mmol；该回流反应的时间为24-48小时。

另外，本发明提供的式II和式III结构通式所示的聚噻吩类化合物在制备太阳能电池中的应用，也属于本发明的保护范围。将本发明提供的聚合物用于制备聚合物太阳能电池时，可采用以下步骤：先将聚合物和C₆₀的衍生物用溶剂以一定的浓度溶解，再将其旋涂到ITO玻璃基底等导电基底上，蒸镀上金属电极，即得到聚合物太阳能电池。

本发明采用侧基接入给电子基团的方法，得到一种新型聚噻吩类化合物，使聚噻吩主链的共轭长度增加，从而提高了聚合物的载流子迁移率和对太阳光的吸光度。且可根据需要，调节给电子侧基和3-己基噻吩两者的比例，获得具有不同配比的聚合物。该类化合物结构正确，制备方法简便，易于操作，产率高。由于该化合物中存在含N的给电子基团，容易成膜，且提高了聚合物在膜中的结晶度，在制备太阳能电池中具有广泛的应用。

附图说明

图1为实施例2制备得到的聚噻吩类化合物的紫外吸收光谱。

图2为实施例3制备得到的聚噻吩类化合物的紫外吸收光谱。

图3为实施例6制备得到的太阳能电池器件的电压-电流曲线。

具体实施方式

本发明提供的制备聚噻吩类化合物方法的反应方程式，如下所示：

(i)THF，t-BuOK，n-C₆H₁₃Br，室温，12-18h；(ii)ClCH₂CH₂Cl，POCl₃，DMF，回流，24-36h；(iii)CHCl₃，HOAc，NBS，室温，6-12h；(iv)NBS，BPO，CCl₄，回流，4-6h；(v)P(OC₂H₅)₃，回流，1h；(vi)THF，n-BuLi，-78℃，(n-Bu)₃SnCl，-78℃-室温，24h；(vii)乙醚，C₆H₁₃Br，Mg，Ni(dppf)Cl₂，回流，48h；

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1、制备聚噻吩类化合物的中间体

本发明提供的制备聚噻吩类化合物的中间体的方法，包括如下步骤：

1)氮气保护下，将0.1mol的咔唑溶于100mL四氢呋喃中，加入0.2mol的t-BuOK；氮气保护下，0.2mol的n-C₆H₁₃Br在另一瓶中溶于100mL四氢呋喃中，然后将溶液转移至含咔唑的四氢呋喃溶液中，室温反应12小时，萃取，干燥，甲醇中重结晶得到N-己基咔唑，产率为85％左右；

将上述制备的0.5mol N-己基咔唑加入1.5mol POCl₃和0.525mol的DMF，回流24小时，冷却，萃取，干燥，柱层析分离，得到3-甲醛基-N-己基咔唑(如式IV所示)，产率为90％左右。

2)将0.1mol的3-甲基噻吩，溶于50mL氯仿与10mL乙酸中，加入0.25mol的N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)，室温反应12小时，萃取，洗涤，减压蒸馏得到2，5-二溴-3-甲基噻吩，产率为95％左右；

氮气保护下，将上述制备的0.1mol 2，5-二溴-3-甲基噻吩溶于200mL四氯化碳中，冰浴，加入0.01mol的过氧化苯甲酰(BPO)和0.11mol的NBS，回流4小时，萃取，干燥，减压蒸馏得到2，5-二溴-3-溴甲基噻吩，产率为80％左右；

将上述制备的0.1mol 2，5-二溴-3-溴甲基噻吩中加入50mL三乙基氧磷，回流2小时，减压蒸去三乙基氧磷，得到磷酸酯(如式V所示)，产率为100％。

3)将上述步骤2)制备的磷酸酯中加入等摩尔的步骤1)制备的3-甲醛基-N-己基咔唑(均为10mmol)，并加入四氢呋喃20ml，室温下加入两倍于磷酸酯摩尔量的叔丁醇钾，反应1小时，萃取，干燥，柱层析分离，得到聚噻吩类化合物的中间体，产率为76％。

实施例2、制备聚噻吩类化合物

本发明提供的制备式III结构通式所示的聚噻吩类化合物的方法，包括如下步骤：

1)氮气保护下，将0.2mol的2，5-二溴噻吩溶于150mL四氢呋喃中，冷冻至-78℃，加入0.5mol的丁基锂，-78℃下反应2小时后，加入0.5mol的3-丁基氯化锡，缓慢升温至室温，反应24小时，萃取，洗涤，减压蒸馏，得到2，5-二(三丁基锡基)噻吩，产率为95％左右；

2)将上述2，5-二(三丁基锡基)噻吩与实施例1制备得到的聚噻吩类化合物的中间体按照等摩尔比(用量均为1mmol)溶于20ml甲苯中，加入1％(该用量为所用2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔用量的1％)的催化剂Pd(PPh₃)₄，回流24-48小时，冷却，于甲醇中沉降，过滤，于索式提取器中依次用甲醇、正己烷洗涤，再用氯仿溶解提取器中的固体残留物，减压除去氯仿后得到本发明提供的式III结构通式所示的聚噻吩类化合物，产率为40-70％。

该化合物的紫外-吸收光谱如图1所示，可见该化合物在可见区有较宽的吸收峰，其中300nm-400nm表现为侧基咔唑的吸收，400-650nm表现为主链噻吩的吸收。吸收峰在530纳米左右，咔唑基团的加入提高了聚噻吩在可见区的吸收。

实施例3、制备聚噻吩类化合物

本发明提供的制备聚噻吩类化合物的方法，包括如下步骤：

1)氮气保护下，0.2mol的溴代正己烷溶于200mL乙醚中，滴加到0.22mol的镁的乙醚溶液中，乙醚为100mL。加入0.24mol的3-溴噻吩和1mmol的催化剂Ni(dppf)Cl₂，回流48小时，冷却，加入稀盐酸，萃取，减压蒸馏，得到3-己基噻吩，产率75％左右；

取上述制备得到的3-己基噻吩0.1mol，溶于50mL氯仿与10mL乙酸中，加入0.25mol的N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)，室温反应12小时，萃取，洗涤，减压蒸馏，得到2，5-二溴-3-己基噻吩(如式VII所示)，产率为90％左右；

2)氮气保护下，0.2mol的2，5-二溴噻吩溶于150mL四氢呋喃中，冷冻至-78℃，加入0.5mol的丁基锂，-78℃下反应2小时后，加入0.5mol的3-丁基氯化锡，缓慢回至室温，反应24小时，萃取，洗涤，减压蒸馏，得到2，5-二(三丁基锡基)噻吩(如式VI所示)，产率为95％左右；

3)将上述步骤1)制备得到的2，5-二溴-3-己基噻吩、步骤2)制备得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩及实施例1制备得到的聚噻吩类化合物的中间体加入到20ml甲苯中溶解，该聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二溴-3-己基噻吩的总摩尔量与2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔量(用量为1mmol)相等，加入1％(该用量为所用2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔用量的1％)的催化剂Pd(PPh₃)₄，回流24-48小时，得到如式II结构通式所示的聚噻吩类嵌段共聚物，产率为68％。

调节聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二溴-3-己基噻吩的摩尔比，可以得到m∶n比值不同的聚合物，图2为m∶n＝5∶4的聚噻吩类化合物在溶液中(如曲线1所示)和石英基片上(如曲线2所示)的膜中的吸收光谱图，由该图可知，该聚噻吩类化合物在膜中的吸收相对于溶液中的吸收，红移了55nm之多，这有利于提高聚合物太阳能电池的吸收以及载流子迁移率，可用于制备聚合物基太阳能电池。

实施例4、制备聚噻吩类化合物

将实施例3中步骤1)制备得到的2，5-二溴-3-己基噻吩、步骤2)制备得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩及实施例1制备得到的聚噻吩类化合物的中间体加入到20ml甲苯中溶解，该聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二溴-3-己基噻吩的总摩尔量与2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔量(用量为1mmol)相等，加入1％(该用量为所用2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔用量的1％)的催化剂Pd(PPh₃)₄，回流24-48小时，得到聚噻吩类化合物PCAR-b-PHTH。其中聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二溴-3-己基噻吩的摩尔量比例为1∶4，产率为53％。

实施例5、制备聚噻吩类化合物

将实施例3中步骤1)制备得到的2，5-二溴-3-己基噻吩、步骤2)制备得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩及实施例1制备得到的聚噻吩类化合物的中间体加入到20ml甲苯中溶解，该聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二溴-3-己基噻吩的总摩尔量与2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔量(用量为1mmol)相等，加入1％(该用量为所用2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔用量的1％)的催化剂Pd(PPh₃)₄，回流24-48小时，得到聚噻吩类化合物PCAR-b-PHTH。其中聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二溴-3-己基噻吩的摩尔量比例为4∶1，产率为58％。

实施例6、本发明提供的聚噻吩类化合物在制备太阳能电池中的应用

利用本发明提供的聚噻吩类化合物作为太阳能电池中的活性层材料，其制备方法如下：

将2mg实施例3制备得到的聚噻吩类化合物PCAR-b-PHTH(m∶n＝5∶4)与8mg[6，6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(简称PCBM)混合，加入0.3ml氯苯溶解，通过旋涂方式在经PEDOT∶PSS修饰过的导电玻璃上，制备出一层约60nm厚的薄膜，然后通过真空蒸镀的方式，用铝在聚合物上制备金属电极，得到太阳能电池。

经测定，该器件性能表现为：模拟太阳能(AM 1.5，100mW/cm²)下，短路电流＝5.19mA/cm²；开路电压＝0.49V；填充因子＝0.34；能量转换效率＝0.86％。其电流-电压数据曲线如图3所示。

Claims (14)

1.一种聚噻吩类化合物的中间体，其结构通式如式I所示：

(式I)。

2.一种制备权利要求1所述的聚噻吩类化合物的中间体的方法，包括如下步骤：

1)将n-C₆H₁₃Br的溶液加入到咔唑及叔丁醇钾的溶液中进行反应，得到N-己基咔唑；

向所述N-己基咔唑中加入POCl₃和DMF进行回流反应，得到3-甲醛基-N-己基咔唑；

所述咔唑的溶液中，溶剂为四氢呋喃，所述咔唑的溶液的浓度为1-5mol/L，所述n-C₆H₁₃Br的溶液中，溶剂为四氢呋喃，所述n-C₆H₁₃Br的溶液的浓度为1-20mol/L；

2)将3-甲基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺混合，反应完毕后得到2，5-二溴-3-甲基噻吩；

将所述2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液中加入过氧化苯甲酰和N-溴代琥珀酰亚胺进行回流反应，得到2，5-二溴-3-溴甲基噻吩；

将所述2，5-二溴-3-溴甲基噻吩与三乙基氧磷进行回流反应，得到磷酸酯；

所述3-甲基噻吩的溶液中，溶剂为氯仿和乙酸，所述氯仿与乙酸的体积比为5∶1，所述3-甲基噻吩与氯仿及乙酸的用量比为0.1-0.2mol∶50ml∶10ml；所述2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液中，溶剂为四氯化碳，所述2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液的浓度为0.1-5mol/L；

3)将所述步骤1)得到的3-甲醛基-N-己基咔唑与所述步骤2)得到的磷酸酯混合，并加入有机溶剂和叔丁醇钾，反应完毕后得到权利要求1所述的聚噻吩类化合物的中间体；

所述有机溶剂为四氢呋喃，所述3-甲醛基-N-己基咔唑和磷酸酯在有机溶剂中的浓度为0.1-5mol/L。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述叔丁醇钾与咔唑的摩尔比为2∶1，所述n-C₆H₁₃Br与咔唑的摩尔比为2∶1；所述POCl₃与N-己基咔唑的摩尔比为3∶1，所述DMF与N-己基咔唑的摩尔比为1.05∶1；

所述步骤2)中，N-溴代琥珀酰亚胺与3-甲基噻吩的摩尔比为2.5∶1；所述过氧化苯甲酰与2，5-二溴-3-甲基噻吩的摩尔比为0.1∶1，所述N-溴代琥珀酰亚胺与2，5-二溴-3-甲基噻吩的摩尔比为1.1∶1；所述2，5-二溴-3-溴甲基噻吩与三乙基氧磷的摩尔比为1∶2.2-3；

所述步骤3)中，3-甲醛基-N-己基咔唑与磷酸酯的摩尔比为1-1.2∶1，所述叔丁醇钾与磷酸酯的摩尔比为2-3∶1。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，n′-C₆H₁₃Br的溶液与咔唑的溶液的反应温度为室温，反应时间为12-18小时；所述N-己基咔唑的溶液与POCl₃进行回流反应的时间为24-36小时；

所述步骤2)中，3-甲基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺的反应温度为室温，反应时间为6-12小时；所述2，5-二溴-3-甲基噻吩的溶液与过氧化苯甲酰和N-溴代琥珀酰亚胺进行回流反应的时间为4-6小时；所述2，5-二溴-3-溴甲基噻吩与三乙基氧磷进行回流反应的时间为2-8小时；

所述步骤3)中，反应温度为室温，反应时间为0.5-1小时。

5.一种聚噻吩类化合物，其结构通式如式II所示：

(式II)

所述式II结构通式中，m为10-100，n为0-100。

6.根据权利要求5所述的聚噻吩类化合物，其特征在于：所述式II结构通式中，n＝0，m＝10-100时，所述聚噻吩类化合物的结构通式如式III所示：

(式III)。

7.根据权利要求5所述的聚噻吩类化合物，其特征在于：所述式II结构通式中，n＝1-100，m＝10-100。

8.一种制备权利要求6所述的聚噻吩类化合物的方法，包括如下步骤：

1)将2，5二溴噻吩的溶液先与丁基锂反应，再加入3-丁基氯化锡进行反应，反应完毕后得到2，5-二(三丁基锡基)噻吩；

所述2，5二溴噻吩的溶液中，溶剂为四氢呋喃，所述2，5二溴噻吩的溶液的浓度为1-5mol/L；

2)将权利要求1所述的聚噻吩类化合物的中间体与所述步骤1)得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩在有机溶剂及催化剂Pd(PPh₃)₄存在的条件下进行回流反应，得到权利要求6所述的聚噻吩类化合物；

所有机溶剂为甲苯，所述有机溶剂的用量与所述聚噻吩类化合物的中间体和2，5-二(三丁基锡基)噻吩的用量比为10-20ml∶1mmol∶1mmol。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，丁基锂与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1，所述3-丁基氯化锡与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1；

所述步骤2)中，所述聚噻吩类化合物的中间体与所述步骤1)得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔比为1∶1-1.1，所述催化剂Pd(PPh₃)₄的用量为所述聚噻吩类化合物的中间体的摩尔用量的0.8％-1.2％。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，2，5二溴噻吩的溶液与丁基锂进行反应的反应温度为-78℃，反应时间为0.5-2小时；所述再加入3-丁基氯化锡后进行反应的反应温度为室温，反应时间为24小时；

所述步骤2)中，回流反应的时间为24-48小时。

11.一种制备权利要求7所述的聚噻吩类化合物的方法，包括如下步骤：

1)将溴代正己烷的溶液与镁的溶液混合，并加入3-溴噻吩和催化剂Ni(dppf)Cl₂进行回流反应，得到3-己基噻吩；

将所述3-己基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺进行反应，得到2，5-二溴-3-己基噻吩；

所述溴代正己烷的溶液中，溶剂为乙醚，所述溴代正己烷的溶液的浓度为1-5mol/L；所述镁的溶液中，溶剂为乙醚，所述镁的溶液的浓度为1-5mol/L；

所述3-己基噻吩的溶液中，溶剂为氯仿和乙酸，所述3-己基噻吩与氯仿及乙酸的用量比为0.1-0.2mol∶50ml∶10ml；

2)将2，5二溴噻吩的溶液先与丁基锂反应，再加入3-丁基氯化锡进行反应，得到2，5-二(三丁基锡基)噻吩；

所述2，5二溴噻吩的溶液中，溶剂为四氢呋喃，所述2，5二溴噻吩的溶液的浓度为1-5mol/L；

3)将权利要求1所述的聚噻吩类化合物的中间体与所述步骤1)得到的2，5-二溴-3-己基噻吩及所述步骤2)得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩在有机溶剂中混合，并加入催化剂Pd(PPh₃)₄进行回流反应，得到权利要求6所述的聚噻吩类化合物；

所述有机溶剂为甲苯，所述有机溶剂与2，5-二(三丁基锡基)噻吩的用量比为10-20ml∶1mmol。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，溴代正己烷与镁的摩尔比为1∶1.1，3-溴噻吩与溴代正己烷的摩尔比为1.2∶1，催化剂Ni(dppf)Cl₂与溴代正己烷的摩尔比为0.005∶1；N-溴代琥珀酰亚胺与3-己基噻吩的摩尔比为2.5∶1；

所述步骤2)中，丁基锂与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1，所述3-丁基氯化锡与2，5二溴噻吩的摩尔比为2.2-2.5∶1；

所述步骤3)中，权利要求1所述的聚噻吩类化合物的中间体与所述步骤1)得到的2，5-二溴-3-己基噻吩的总摩尔量等于所述步骤2)得到的2，5-二(三丁基锡基)噻吩的摩尔量。

13.根据权利要求11或12所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述回流反应的时间为48小时；

所述3-己基噻吩的溶液与N-溴代琥珀酰亚胺进行反应的温度为室温，所述反应时间为12小时；

所述步骤2)中，2，5二溴噻吩的溶液与丁基锂进行反应的反应温度为-78℃，反应时间为0.5-2小时；所述再加入3-丁基氯化锡后进行反应的反应温度为室温，反应时间为24小时；

所述步骤3)中，回流反应的时间为24-48小时。

14.权利要求5-7任一所述的聚噻吩类化合物在制备太阳能电池中的应用。

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