[發(fā)明專利]共聚物與有機光伏元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110303221.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113061235B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 莊子融;何嘉興;路盛智;林峻暲;柯崇文
• 申請（專利權）人: 位速科技股份有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H10K85/10;H10K30/15
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;付文川

一種作為電子供體材料的共聚物與包含該共聚物的有機光伏元件，該共聚物包含化學式(I)所示的重復單元。該共聚物于紫外?可見光區(qū)有寬的吸收波長分布及高的吸收度，因此該共聚物可作為具有寬能隙的電子供體材料，使此共聚物具有優(yōu)良的光電轉換特性。

技術領域

本發(fā)明是有關于一種能作為電子供體材料的共聚物及包含該共聚物的有機光伏元件，特別是指一種主鏈中包含喹喔啉(quinoxaline)衍生物基團的共聚物及包含該共聚物的有機光伏元件。

背景技術

隨著時代演進，能源資源如煤炭、石油、天然氣與核能的消耗量日益漸增，能源危機也相對浮現(xiàn)出來，因此發(fā)展了太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電是一種可再生的環(huán)保發(fā)電方式且可降低環(huán)境污染的環(huán)保發(fā)電方式。第一代太陽能電池以硅晶(silicon?based)太陽能電池為大宗，其具有高光電轉換率。第二代太陽能電池為薄膜型(thin-film)的碲化鎘(CdTe)太陽能電池，但其原料的毒性與制作過程對于環(huán)境有較大的污染。于是，第三代有機太陽能電池隨之蘊育而生，其包含染料敏化電池(dye-sensitized?solar?cell,DSSC)、納米結晶電池或有機光伏元件(organic?photovoltaic,OPV)。與需利用真空制程鍍膜制作的無機材料相比，有機光伏元件可使用浸涂、旋轉涂布、狹縫式涂布、網(wǎng)版印刷、噴墨印刷等方式制作，因此更容易實現(xiàn)低成本及大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。其中，新一代的有機光伏元件于制作時即是以電子受體材料搭配電子供體材料(共聚物)做為主動層(光吸收層)的材料。新一代的有機光伏元件具有幾項優(yōu)點：(1)質(zhì)量輕，且制作成本低；(2)具有可撓性；(3)器件結構可設計性強；(4)適用于液相制程，可大面積濕式涂布。

雖然有機光伏元件具有諸多優(yōu)點，但是目前在電子受體材料上的發(fā)展大多是以富勒烯衍生物(例如PC₆₀BM與PC₇₀BM)為主，然而富勒烯衍生物本身存在著以下缺點：在光照下易二聚、加熱時易結晶、可見光區(qū)吸收弱、結構修飾與提純較不易、價格昂貴等。因此近年來各界積極開發(fā)非富勒烯的電子受體材料以求更高性能表現(xiàn)，但因非富勒烯的電子受體材料為窄能隙材料，因此與其搭配的電子供體材料就需要具有寬能隙特性。

因此，開發(fā)具有寬能隙的電子供體材料(共聚物)，使其能與非富勒烯的電子受體材料搭配而能作為有機光伏元件的主動層，進而有效提升有機光伏元件的能量轉換效率(PCE)，成為目前致力研究的目標。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有有機光伏元件所具有的問題，本發(fā)明提供一種能作為電子供體材料的共聚物，其能與非富勒烯的電子受體材料搭配而能作為有機光伏元件的主動層。由于本發(fā)明共聚物于紫外-可見光區(qū)具有寬的吸收波長分布及高的吸收度，因此該共聚物能作為具有寬能隙的電子供體材料，所以能提高于可見光區(qū)的吸收，以改善與非富勒烯的電子受體材料的能階的匹配性，進而使有機光伏元件能擁有優(yōu)良的光電轉換特性及具有良好的能量轉換效率(PCE)。

因此，本發(fā)明的第一目的，即在提供一種共聚物。

于是，本發(fā)明的共聚物，包含下列化學式(I)所示的結構：

[化學式(I)]

其中，

W為

Y為

W與Y彼此不相同；

a、b表示共聚比，a與b皆為摩爾分率的實數(shù)，且0a1，0b1，并a與b的和為1；

p、p′、q與q′分別為0、1或2；

A¹為

A²為