用于有機光生伏打器件的空穴載流子層制造技術

本發明專利技術涉及包含第一電極、第二電極、在第一電極與第二電極之間的光活性層和在第一電極與光活性層之間的空穴載流子層的光電池。在一個實施方案中，空穴載流子層包含氧化劑和空穴載流子聚合物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術涉及包含第一電極、第二電極、在第一電極與第二電極之間的光活性層和在第一電極與光活性層之間的空穴載流子層的光電池。在一個實施方案中，空穴載流子層包含氧化劑和空穴載流子聚合物。【專利說明】用于有機光生伏打器件的空穴載流子層相關申請交叉引用本申請是2013年3月15日提交的美國申請13/842，380的繼續，并要求2012年4月5日提交的美國臨時申請序列號61/620，540和2013年3月I日提交的美國臨時申請序列號61/771，415在35U.S.C.§ 119下的權益，通過引用將它們的全部內容并入本文中。關于聯邦資助研究或開發的陳述在Nat1nal Institutes of Standards and Testing 授予的 70NAN7H7048 下以政府自助作出本申請。政府具有在本專利技術中的某些權力。專利技術背景專利
本專利技術涉及一種光電池,所述光電池包含第一電極、第二電極、在第一電極與第二電極之間的光活性層，和在第一電極與光活性層之間的空穴載流子層，其中空穴載流子層包含氧化劑和空穴載流子聚合物。背景描述光電池通常用于將光形式的能量轉換成電。典型的光電池包含第一電極、第二電極和在第一與第二電極之間的光活性層。通常地，電極中的一個容許光穿過至光活性層。該透明電極可例如由半導體材料(例如氧化銦錫)的膜制成。通常，光電池具有包含酸性空穴載流子材料如摻有聚苯乙烯磺酸鹽的聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)(“PED0T:PSS”)的空穴載流子層以提供具有足夠高的轉化效率的光電池。然而，這類酸性空穴載流子材料是腐蝕性的并傾向于降低光電池的壽命。需要提供容許光轉變成電能且具有改進的壽命的光電池。專利技術概述本申請公開了包含第一電極、第二電極、在第一電極與第二電極之間的光活性層和在第一電極與光活性層之間的空穴載流子層的制品，其中空穴載流子層包含氧化劑和空穴載流子聚合物，其中氧化劑選自:【權利要求】1.制品，其包含第一電極、第二電極、在第一電極與第二電極之間的光活性層和在第一電極與光活性層之間的空穴載流子層，其中空穴載流子層包含氧化劑和空穴載流子聚合物，其中氧化劑選自:及其共混物，其中R1-R8相互獨立地選自氫、氟、氯、溴、碘、NO2XOOH和CN，條件是R1-R8中的至少兩個不同于氫，且其中X1和X2相互獨立地選自0、S、Se、NR9，其中R9選自具有1_10個碳原子的烷基、苯基和被具有1-10個碳原子的烷基取代的苯基，或者R5-R8中的一個可以為選自以下(1-Pol-A)、(1-Pol-B)、(1-Pol-C)的-Sp-Pol:及其共混物，其中Rki為氫或氟，優選氟；n和m各自相互獨立地為0-10，優選0-5的數，最優選I或2的數；且“*”表示與聚合物的其它單體單元的鍵。在某些優選實施方案中，R5-R8中的至少兩個選自氫、氟、氯、N02、COOH和CN。2.根據權利要求1的制品，其中空穴載流子聚合物選自聚噻吩、聚苯胺、聚咔唑、聚乙烯基咔唑、聚亞苯基、聚苯乙炔、聚硅烷、聚亞噻吩基亞乙烯基、聚異硫萘以及它們的共聚物或共混物。3.根據前述權利要求中一項或多項的制品，其中空穴載流子聚合物包含一個或多個選自如下的單體單元:及其各自的鏡像，其中X11和X12中的一個為S，且另一個為Se，且X13和X14中的一個為S，且另一個為 Se，且 R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17 和 R18 相互獨立地選自氫、F、Br、Cl、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C (O) NR1R2' -C (O) X0、-C (O) R1、-NH2、-NR1R2^-SH, -SR1、-SO3H' -SO2R^-OUOy-CFy-SF5，任選取代的甲硅烷基或任選取代且任選包含一個或多個雜原子的具有1-40個C原子的烴基。4.根據前述權利要求中一項或多項的制品，其中空穴載流子層進一步包含粘結劑。5.根據權利要求4的制品，其中粘結劑包含聚合物。6.根據權利要求5的制品，其中聚合物包括丙烯酸系樹脂、離子聚合物，或者包含受電子基團的聚合物。7.根據權利要求4的制品，其中粘結劑包含溶膠凝膠。8.根據權利要求4的制品，其中粘結劑為空穴載流子層的至多50體積％。9.根據權利要求4的制品，其中粘結劑為空穴載流子的至少I體積％。10.根據前述權利要求中一項或多項的制品，其中空穴載流子層具有至少5nm的厚度。11.根據前述權利要求中一項或多項的制品，其中空穴載流子層具有至多500nm的厚度。12.根據前述權利要求中任一項或多項的制品，其中光活性層包含電子供體材料和電子受體材料。13.根據權利要求12的制品，其中電子供體材料包含選自如下的聚合物:聚噻吩、聚苯胺、聚咔唑、聚乙烯基咔唑、聚亞苯基、聚苯乙炔、聚硅烷、聚亞噻吩基亞乙烯基、聚異硫萘、聚環戊二烯并二噻吩、聚硅雜環戊二烯并二噻吩、聚環戊二烯并二噻唑、聚噻唑并噻唑、聚噻唑、聚苯并噻二唑、聚(噻吩氧化物)、聚(環戊二烯并二噻吩氧化物)、聚噻二唑并喹喔啉、聚苯并異噻唑、聚苯并噻唑、聚噻吩并噻吩、聚(噻吩并噻吩氧化物)、聚二噻吩并噻吩、聚(二噻吩并噻吩氧化物)、聚芴、聚四氫異吲哚，以及它們的共聚物。14.根據權利要求12或13的制品，其中電子供體材料包含聚噻吩或聚環戊二烯并二噻吩。15.根據權利要求12-14中任一項或多項的制品，其中電子受體材料包含選自富勒烯、無機納米顆粒％ 二唑、碟型液晶、碳納米棒、無機納米棒、含CN基團的聚合物、含CF3基團的聚合物以及它1丨」的組合的材料。16.根據權利要求12-15中任一項或多項的制品，其中電子受體材料包含取代的富勒烯。17.根據權利要求12-16中任一項或多項的制品，其中電子供體材料包含具有式IV重復單元的聚合物:.R.你V其中R、Rn、R12、R13和R14相互獨立地選自氫，或者任選被取代且任選包含一個或多個雜原子的具有1-40個C原子的烴基，且A為C或Si。18.根據權利要求17的制品，其中R、Rn、R12、R13和R14相互獨立地選自氫、取代或未取代的C1-C24烷基、被一個或多個氧間隔的C1-C24烷基，芳基、C1-C24烷氧基和芳氧基。19.生產根據權利要求1-18中任一項或多項的制品的方法，其中所述方法包括步驟: (a)將空穴載流子聚合物和氧化劑混合并將它們一起溶于溶劑中，或者將空穴載流子聚合物溶于第一溶劑并將氧化劑溶于第二溶劑中，然后將兩種溶液混合；和 (b)隨后將來自步驟(a)的所得溶液涂覆在下面的層上， 其中第一和第二溶劑可以是相同或不同的，且其中制品為光電池。20.生產根據權利要求1-18中任一項或多項的制品的方法，其中所述方法包括步驟: (a)將空穴載流子聚合物溶于第一溶劑中以得到第一溶液； (b)將第一溶液涂覆于下面的層上； (C)將所得空穴載流子聚合物層干燥； (d)將氧化劑溶于第二溶劑中以得到第二溶液；和 (e)將第二溶液涂覆于步驟(C)中所得空穴載流子聚合物層上； 其中第一和第二溶劑可以是相同或不同的，且其中制品為光電池。21.根據權利要求19或20的方法，其中溶劑、第一溶劑和第二溶劑相互獨立地選自有機溶劑。22.根據權利要求19-21中任一項或多項的方法，其中溶劑、第一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
制品，其包含第一電極、第二電極、在第一電極與第二電極之間的光活性層和在第一電極與光活性層之間的空穴載流子層，其中空穴載流子層包含氧化劑和空穴載流子聚合物，其中氧化劑選自：及其共混物，其中R1?R8相互獨立地選自氫、氟、氯、溴、碘、NO2、COOH和CN，條件是R1?R8中的至少兩個不同于氫，且其中X1和X2相互獨立地選自O、S、Se、NR9，其中R9選自具有1?10個碳原子的烷基、苯基和被具有1?10個碳原子的烷基取代的苯基，或者R5?R8中的一個可以為選自以下(I?Pol?A)、(I?Pol?B)、(I?Pol?C)的?Sp?Pol：及其共混物，其中R10為氫或氟，優選氟；n和m各自相互獨立地為0?10，優選0?5的數，最優選1或2的數；且“*”表示與聚合物的其它單體單元的鍵。在某些優選實施方案中，R5?R8中的至少兩個選自氫、氟、氯、NO2、COOH和CN。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·高迪安娜，D·沃勒，M·李，E·林德霍爾姆，C·萊波恩特，
申請(專利權)人：默克專利有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE