[發明專利]無定形材料及其用途

在審

• 申請號: 202110060852.X
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN112876504A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: W·赫爾梅斯;I·布魯德;P·埃爾克;D·瓦爾德曼
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C07F7/24
• 分類號: C07F7/24;C07C211/65;H01G9/20;H01L51/42;B82Y10/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

本發明涉及一種新型無定形材料，其具有作為電荷輸送材料和/或吸收劑材料的有利性能，用于各種應用、尤其用于光電轉化器件中，即具有以下組成的無定形材料：(R¹NR²₃)₅MeX¹_aX²_b，其中R¹是C₁?C₄烷基，R²各自獨立地是氫或C₁?C₄烷基，Me是二價金屬，X¹和X²具有不同的含義并各自獨立地選自F、Cl、Br、I或擬鹵化物，a和b各自獨立地是0?7，其中a和b的總和是7。

本申請是中國專利申請201480048342.9的分案申請，該中國專利申請的申請日為2014年9月2日，發明名稱是“無定形材料及其用途”。

技術領域

本發明涉及一種新型無定形材料，其具有作為電荷輸送材料和/或吸收劑材料的有利性能，用于各種應用中，尤其用于光電轉化器件中。

背景技術

近年來，染料敏化的光電轉化元件(染料敏化的太陽能電池，DSC)受到很多關注。它們具有與硅基太陽能電池相比的多個優點，例如較低的生產和材料成本，這是因為可以使用價廉的金屬氧化物半導體例如二氧化鈦，所以不需要提純到高純度。其它優點包括其撓性、透明性和重量輕。光電轉化器件的總體性能是通過多個參數表征的，例如開放電路電壓(V_oc)、短路電流(I_sc)、填充因子(FF)和由其得到的能量轉化效率(η)。染料敏化的太陽能電池是目前最有效的太陽能電池替代技術之一。仍然需要進一步改進固體染料敏化的光電轉化器件的性能，尤其是它們的能量轉化效率η。

DSC的結構一般是基于透明的基材(例如玻璃)，其被透明的導電層、工作電極涂覆。通常將n-導電金屬氧化物施涂到此電極或其附近區域中，例如厚度為約2-20μm的納米多孔二氧化鈦層(TiO₂)。進而在其表面上，通常吸收單層光敏性染料例如釕配合物或有機染料，其可以通過光吸收被轉化成激發態。對電極可以任選地具有金屬的催化層，金屬例如是鉑，層厚度為數微米。DSC的功能是基于以下事實：光被染料吸收，并且電子從激發的染料轉移到n-半導體金屬氧化物半導體并在其上遷移到陽極。在液體DSC中，在兩個電極之間的區域被氧化還原電解質填充，例如碘(I₂)和碘化鋰(LiI)的溶液，這確保了可以在電池的前觸點和后觸點處收集光電流。

在DSC的液體方案中，已經報道了超過12％的效率(例如等，Science2011,334,629-634)。但是，含有液體電解質的電池具有特定的缺點，防止了此技術的更廣泛應用。因此，在許多情況下，由于使用會引起嚴重問題例如電極腐蝕和電解質泄漏的有機液體電解質，液體DSC存在耐久性問題。所以，已經尋求能用于空穴傳導的代替液體電解質的替代品。所以，已經研究了各種材料對于用作固體電解質/p-半導體的適用性。

在制備固體DSC方面的新發展是使用有機金屬鈣鈦礦作為光收集化合物(鈣鈦礦敏化的太陽能電池，PSC)。H.-S.Kim等在Scientific Reports,2：59,DOI：10.1038/srep00591中描述了碘化鉛鈣鈦礦-敏化的太陽能電池，其具有超過9％的效率。在這些電池中，甲基銨碘化鉛的鈣鈦礦納米粒子作為吸收劑材料與作為透明n-型半導體的中孔TiO₂和作為p-型空穴導體的螺-MeOTAD組合使用。