[發(fā)明專利]用在太陽能電池中的第IV族金屬的芳氧基酞菁

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480010350.4
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN105051049A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蒂莫西·P·本德;伯努瓦·H·萊薩德;艾哈邁德·阿卜杜勒拉赫曼;阿米特·特維蒂亞
• 申請（專利權(quán)）人: 沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司
• 主分類號: C07F7/02
• 分類號: C07F7/02;C07F7/22;C07F7/30;H01L51/00;H01L31/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 王慶艷;劉繼富

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2013年3月11日提交的美國臨時申請61/776,220號的權(quán)益。通過引用將所引用的申請的內(nèi)容并入本申請。

發(fā)明背景

A.發(fā)明領(lǐng)域

本公開涉及包含第IV族金屬的芳氧基酞菁化合物的組合物、用于制備所述組合物的方法以及由其制造的制品。

B.相關(guān)技術(shù)的描述

例如，可在低成本光伏電池中使用有機材料作為半導(dǎo)體。有機材料相對于現(xiàn)有硅技術(shù)可在材料及制造成本方面提供顯著優(yōu)點，且它們通常不會遭受對于硅常見的市場供應(yīng)需求壓力。基于現(xiàn)有技術(shù)分子的薄膜器件可呈現(xiàn)與那些基于聚合物的電池類似的效率；然而，有機薄膜太陽能電池由于其易于制造而提供顯著優(yōu)點。有機薄膜太陽能電池無需利用基于聚合物的電池所采用的溶液處理方法。而是，它們通常使用實施規(guī)模可改變且相對廉價的真空沉積方法。這種器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于無需形成納米相分離的本體異質(zhì)結(jié)膜結(jié)構(gòu)。

使用常規(guī)方法制備的當前可用的有機半導(dǎo)體通常遭受低電荷載流子遷移率或電導(dǎo)。另外，在小分子的情形下，通常觀察到膜形成性質(zhì)和電性能二者的批次變化。因此，期望獲得具有可通過分子變化調(diào)整、優(yōu)化或設(shè)計的性能性質(zhì)的新有機半導(dǎo)電體材料。這些需要及其他需要通過本發(fā)明的組合物和方法來滿足。

發(fā)明概述

本發(fā)明一般涉及芳氧基酞菁化合物、用于制備所述化合物的方法以及由其制造的制品。在一個方面，芳氧基-酞菁化合物包含各種芳氧基分子部分及第IV族金屬。

本文描述具有通用分子結(jié)構(gòu)(I)的化合物：

其中M是一種或更多種第IV族金屬且包括硅、鍺、錫或其組合；其中“n”是等于或大于0的整數(shù)；其中每個R₁獨立地包括直鏈烷基、帶支鏈的烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、雜環(huán)基團、單環(huán)芳香族基團、多環(huán)芳香族基團、芳基、烷基芳基、芳基烷基、亞烷基、氫、鹵素或其組合；且其中R₂包括包含大于或等于約6至約22個碳原子的含芳基基團，其中含芳基基團可任選地在任一個或更多個位置處被一個或更多個雜原子取代，其中雜原子，若存在，可包括鹵素、氧、硫、氮或其組合。

在再一個方面，本文闡述具有通用結(jié)構(gòu)(II)的化合物：

其中M是一種或更多種第IV族金屬且包括硅、鍺、錫或其組合；其中“n”是等于或大于0的整數(shù)；其中每個R₁獨立地包括直鏈烷基、帶支鏈的烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、雜環(huán)基團、單環(huán)芳香族基團、多環(huán)芳香族基團、芳基、烷基芳基、芳基烷基、亞烷基、氫、鹵素或其組合；且其中R₂和R₃相同或不同且可獨立地包括鹵素、氧、硫、氮、芳基或包含大于或等于約6至約22個碳原子的含芳氧基基團，其中含芳基基團可任選地在任一個或更多個位置處被一個或更多個雜原子取代，其中雜原子，若存在，可包括鹵素、氧、硫、氮或其組合；

在再一個方面，本文描述用于制備具有通用結(jié)構(gòu)(I)的化合物的方法，該方法包括：(a)提供包含含有鹵素-金屬鍵的經(jīng)R₁取代的酞菁前體的化合物，其中鹵素包括氯化物、溴、碘、氟或其組合，且其中每個R₁包括直鏈烷基、帶支鏈的烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、雜環(huán)基團、單環(huán)芳香族基團、多環(huán)芳香族基團、芳基、烷基芳基、芳基烷基、亞烷基、氫、鹵素或其組合；(b)提供包含任選地經(jīng)取代的含芳基(-R₂)和/或任選地經(jīng)取代的含芳基醇基團(OH-R₂)的反應(yīng)物，其中R₂包含大于或等于約6至約22個碳原子，其中反應(yīng)物，若經(jīng)取代，則可在一個或更多個位置處被一個或更多個包括鹵素、氧、硫、氮或其組合的雜原子取代；及(c)在有機溶劑存在下在有效形成具有通用分子結(jié)構(gòu)(I)的化合物的條件下使包含含有鹵素-金屬鍵的酞菁前體的化合物與反應(yīng)物反應(yīng)，其中具有通用分子結(jié)構(gòu)(I)的化合物在有機溶劑中不溶、微溶、部分地可溶，或在有機溶劑中至少部分地可溶。