[發明專利]七元稠環化合物與有機光伏電池

在審

• 申請號: 202011292482.4
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112521403A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 黃懿萱;張純鳳;李梓源;施宏旻;何嘉興;柯崇文
• 申請（專利權）人: 位速科技股份有限公司
• 主分類號: C07D513/22
• 分類號: C07D513/22;C07D498/22;C07D517/22;C07D495/22;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;付文川

一種如式(I)所示的七元稠環化合物與包含該七元稠環化合物的有機光伏電池。以該七元稠環化合物作為非富勒烯有機電子受體材料時，于有機光伏電池的制程中可使用相對環保的無氯溶劑進行涂布，且同時能使有機光伏電池維持高能量轉換效率(PCE)；

技術領域

本發明是有關于一種七元稠環化合物與包含前述七元稠環化合物的有機光伏電池，特別是指一種以缺電子雜環為中心的七元稠環化合物與包含前述七元稠環化合物的有機光伏電池。

背景技術

隨著時代的演進，如煤炭、石油、天然氣與核能等能源的消耗量日益漸增，能源危機也逐漸浮現。太陽能發電是一種可再生且可降低環境污染的環保發電方式。第一代的太陽能電池以硅晶(silicon)太陽能電池為大宗，其具有高光電轉換率。第二代的太陽能電池為薄膜(thin-film)型的碲化鎘(CdTe)太陽能電池，其原料的毒性與其制程對環境會產生較大的污染。第三代的有機太陽能電池隨的蘊育而生，其包含了染料敏化電池(dye-sensitized solar cell；DSSC)、納米結晶電池與有機光伏電池(organic photovoltaics；OPV)。

與需利用真空制程鍍膜制作的無機材料相比，有機光伏電池可利用浸涂、旋轉涂布、狹縫式涂布、網版印刷或噴墨印刷等方法制作，更容易實現低成本及大規模生產。其中，新一代的有機光伏電池是以有機電子受體材料搭配共軛聚合物(電子給體材料)作為光伏主要吸收層(有源層)的材料。新一代的有機光伏電池具有幾項優點：(1)質量輕且制作成本低；(2)具有可撓性；(3)元件結構可設計性強；及(4)適用于液相制程(即可大面積濕式涂布)。

新一代的有機光伏電池除了具有前述諸多優點外，其在有源層中的電子給體材料(共軛聚合物)的多樣性與發展使得有機光伏電池的能量轉換效率(PCE)的提升已達到一定水準。然而，現有的有機電子受體材料大多以富勒烯衍生物(例如PC61BM與PC71BM)為主，其與電子給體材料(共軛聚合物)的搭配性易受到限制。此外，富勒烯衍生物本身亦有在光照下易二聚化、加熱時易結晶產生相分離、可見光區吸收弱、結構修飾與提純較不易、價格昂貴等缺點。因此，開發出具有熱穩定性的非富勒烯有機電子受體材料有存在的必要性。

CN109134513A公開一種非富勒烯有機電子受體材料，雖其在可見光區會具有高強度的吸收，但在有機光伏電池的制程中需以不環保的含氯溶劑進行涂布。

因此，如何找出一種于有機光伏電池的制程中可使用相對環保的無氯溶劑進行涂布，且同時能使有機光伏電池維持高能量轉換效率(PCE)的非富勒烯有機電子受體材料，成為目前開發的目標。

發明內容

因此，本發明的第一目的，即在提供一種七元稠環化合物。以該七元稠環化合物作為非富勒烯有機電子受體材料時，于有機光伏電池的制程中可使用相對環保的無氯溶劑進行涂布，且同時能使有機光伏電池維持高能量轉換效率(PCE)。

于是，本發明七元稠環化合物，如下式(I)所示：

[式(I)]

其中，

X為O、S、Se或NR⁵；

R¹與R²分別為C₁～C₃₀烷基、C₁～C₃₀烷氧基、C₁～C₃₀烷基芳基或C₁～C₃₀烷基雜芳基；