[發明專利]包含富勒烯及其衍生物的有機光伏器件

有效

• 申請號: 201210568210.1
• 申請日: 2007-05-02
• 公開（公告）號: CN103227289A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: W·達林·萊爾德;瑞扎·史泰格馬特;亨寧·瑞查特;維克托·維金斯;拉里·斯科特;托馬斯·A·拉達
• 申請（專利權）人: 普雷克托尼克斯公司;NANO-C公司
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本申請是中國專利申請200780030157.7的分案申請，原申請200780030157.7的申請日為2007年5月2日，其名稱為“包含富勒烯及其衍生物的有機光伏器件”。?

相關申請的交叉引用

本申請要求Laird等人于2006年6月13日提交的美國臨時申請流水號60/812,961的優先權，將其以其全部內容在此引入以作參考。?

背景技術

存在提供用于有機光伏(OPV)器件的更好材料和方法的需求。這是部分由目前高燃料價格和不穩定的燃料供給所驅使的。OPV器件能提供相對于較老的硅器件的改進。參見例如Perlin，John，“The?Silicon?Solar?Cell?Turns50”NREL2004；還參見Dennler等人，“Flexible?Conjugated?polymer-Based?Plastic?Solar?Cells：From?Basics?to?Applications，”Proceedings?of?the?IEEE，第93卷，第8期，2005年8月，1429-1439。全球氣候變化也是促進因素。盡管已知能夠將導電聚合物或共軛聚合物(包括例如聚噻吩)與C60富勒烯結合以提供OPV器件中有用的活性材料，但還存在改進器件效率和其它重要的PV參數的需求。特別地，立體規則性(regioregular)聚噻吩尤其重要，這是由于它們的納米級形態，該納米級形態能應用到用于太陽能電池應用的新穎形態。?

發明內容

尤其，本文提供的是組合物、器件、制造方法和使用方法。?

例如，本文提供的是包含混合物的組合物，該混合物包含：(i)至少一種p-型材料，(ii)至少一種n-型材料，其中該n-型材料包含由F*-(R)_n表示的富勒烯衍生物及其溶劑合物、鹽和混合物，?

其中n至少為1，?

F*包含具有包括六元和五元環的表面的富勒烯；和?

R包含至少一種可任選取代的不飽和或飽和碳環或雜環的第一環，其中該第一環直接鍵合于該富勒烯。?

另一實施方案提供包含混合物的組合物，該混合物包含：(i)至少一種p-型材料，(ii)至少一種n-型材料，其中該n-型材料包括至少一種富勒烯衍生物，該富勒烯衍生物包含至少一個[6,6]富勒烯鍵合位，其中該[6,6]鍵合位的兩個碳原子全部共價鍵合于基團R。?

另一實施方案提供包含混合物的組合物，該混合物包含：(i)至少一種p-型材料，(ii)至少一種n-型材料，其中該n-型材料包含富勒烯衍生物，該富勒烯衍生物包含至少一種通過[4+2]環加成而共價鍵合至至少一個衍生部分(derivative?moiety)的富勒烯。?

另一實施方案提供光伏器件，其包括至少一陽極、至少一陰極和至少一活性層，其中活性層包括包含混合物的組合物，該混合物包括：(i)至少一種p-型材料，(ii)至少一種n-型材料，其中該n-型材料包含由F*-(R)_n表示的富勒烯衍生物及其溶劑合物、鹽和混合物，?

其中n至少為1，?

F*包含具有包括六元和五元環的表面的富勒烯；和?

R包含至少一種任選取代的不飽和或飽和碳環或雜環的第?一環，其中該第一環直接鍵合于該富勒烯。?

另一實施方案包含制造包含混合物的組合物的方法，該方法包括：(i)提供至少一種p-型材料，(ii)提供至少一種n-型材料，其中該n-型材料包含由F*-(R)_n表示的富勒烯衍生物及其溶劑合物、鹽和混合物，?

其中n至少為1，?

F*包含具有包括六元和五元環的表面的富勒烯；和?

R包含至少一種任選取代的不飽和或飽和碳環或雜環的第一環，其中該第一環直接鍵合于該富勒烯，?

(iii)組合p-型和n-型材料以形成混合物，其中該混合物進一步包含至少一種溶劑。?

優點包括基本上更好的光伏效率，具有多種能夠調節至特殊用途的活性層體系的多樣性、改進的器件壽命和改進的材料和器件的可加工性。?

附圖說明

圖1示出典型的導電聚合物光伏(太陽能)電池。?

圖2示出關于C70PCBM相對于C60PCBM的改進性能。?

圖3提供關于在二氯苯中制備的C60PCBM:P3HT相對于C70PCBM:P3HT的AFM圖像。圓圈指在C60PCBM體系中的相分離--這些區域在C70PCBM活性層中不存在。?