專利名稱：用于光電器件的活性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方案涉及用于光電器件的活性材料和使用該材料的光電器件；更具體而言涉及作為用于光電器件的活性層材料的共軛聚合物。相關(guān)技術(shù)討論本文引用的所有參考文獻(xiàn)(包括論文、公開的專利申請和專利)的內(nèi)容以引用方式并入本文?；谟袡C(jī)材料(小分子和聚合物)的電子器件已引起廣泛的關(guān)注。這類器件包括有機(jī)發(fā)光器件(OLED) (Tang，C. W. ；VanSlyke, S. A. ；Appl. Phys. Lett. 1987，51，913)、有機(jī)光伏電池(OPV) (Tang, C. W. Appl. Phys. Lett. 1986，48，183)、晶體管(Bao，Ζ. ；Lovinger, A. J. ；Dodabalapur, A. Appl. Phys. Lett. 1996，69，3066)、雙穩(wěn)態(tài)器件和存儲器件(Ma， L.P. ；Liu, J. ；Yang, Y. Appl. Phys. Lett. 2002,80,2997)等。聚合物電子設(shè)備的最突出的一些屬性在于，它們可以是極低成本的、靈活的、以低能耗運行，可使用高通量加工法制得，并可具有多種應(yīng)用(Forrest, S. R. Nature 2004，428，911)。為了滿足低成本的要求，溶液法是高度合意的。太陽能電池，也稱為光伏(PV)電池或器件，由入射光產(chǎn)生電功率。術(shù)語“光”在本文廣義地使用，其是指可包括可見光、紫外光和紅外光的電磁輻射。通常，由多種無機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)建PV電池，所述無機(jī)半導(dǎo)體為例如晶體硅、多晶硅和非晶硅、砷化鎵、碲化鎘和其他材料。最近，已使用有機(jī)材料來構(gòu)建PV電池。太陽能電池的特征在于，它們可以將入射太陽能轉(zhuǎn)化為可用的電功率的效率。采用晶體硅或非晶硅的器件在商業(yè)應(yīng)用中占有優(yōu)勢，一些已獲得23%或更高的效率。然而，由于在沒有顯著的效率降低缺陷的大晶體制備中所固有的問題，有效的晶體基器件，特別是表面積大的晶體基器件的制備困難且昂貴。在另一方面，高效非晶硅器件仍然受到穩(wěn)定性問題的困擾。現(xiàn)有的市售非晶硅電池具有4至8%的穩(wěn)定效率。最近的努力集中于使用有機(jī)光伏電池以獲得可接受的光伏轉(zhuǎn)化效率以及經(jīng)濟(jì)的制造成本和其他可能的有利性質(zhì)。當(dāng)將PV器件連接在負(fù)載上并用光輻照時，其產(chǎn)生光生電壓。當(dāng)PV器件在無任何外部電子負(fù)載下進(jìn)行輻照時，PV器件產(chǎn)生其可能的最大電壓，V開路，或V.若PV器件在其電接觸短路下進(jìn)行輻照，則產(chǎn)生最大短路電流，或Isc。(電流通常稱為“I”或“J”。)當(dāng)實際用于產(chǎn)生功率時，PV器件連接至有限的電阻負(fù)載，其中輸出功率以電流和電壓的乘積， IXV給出。由PV器件產(chǎn)生的最大總功率固有地不能超過乘積ISCXV『當(dāng)優(yōu)化負(fù)載值以獲得最大功率提取時，電流和電壓分別具有值I #和V#。太陽能電池的品質(zhì)因數(shù)為填充因子，ff (或FF)，其定義為
權(quán)利要求
1.一種含有重復(fù)單元的共軛聚合物，所述重復(fù)單元具有式(I)的結(jié)構(gòu)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛聚合物，其中所述重復(fù)單元具有式(II)的結(jié)構(gòu)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共軛聚合物，其中R1和&獨立地選自具有至多18個碳原子的烷基和具有至多18個碳原子的烷氧基，且Ar選自下列
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共軛聚合物，其中Ar選自具有1至5個氮原子的單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)含N雜亞芳基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的共軛聚合物，其中Ar選自如下所示的單元或取代的如下所示
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛聚合物，其中所述重復(fù)單元具有式(III)的結(jié)構(gòu)
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共軛聚合物，其中Ar1選自如下所示的單元或取代的如下所示的單元
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛聚合物，其選自聚 W，8-二(十二烷氧基)_ 苯并[l，2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[2，3-二苯基喹喔啉-5，8-二基]；聚[4，8-二 (十二烷氧基)_ 苯并[1,2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[2，1，3-苯并噻二唑-4，7-二基]；聚[4，8-二(十二烷氧基)_苯并[l，2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[噻吩并 [3,4-b]吡嗪-5，7-二基]；聚 W，8-二(十二烷氧基)_ 苯并[l，2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[3，4-乙撐二氧基噻吩-2，5-二基]；聚[4，8-二 (十二烷氧基)_ 苯并[1,2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[(E)-1， 2-亞乙烯基]；聚[4，8-二(十二烷氧基)_苯并[l，2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[噻吩-2， 5- 二基];聚[4，8-二(十二烷氧基)-苯并[l，2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[苯并[c] [1,2,5]硒二唑-4，7-二基]；聚[4，8_二 (十二烷氧基)_苯并[1,2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[5，5' -(2， 2' -G，7-苯并[c][l，2，5]噻二唑-二基)-雙(3-己基噻吩)-二基]；和/或聚 W，8-二(十二烷氧基)_ 苯并[l，2-b ；3,4-b] 二噻吩-2，6-二基]-共-[3，4-乙撐二氧基噻吩-2，5-二基]。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共軛聚合物，其中Ar選自 2，3- 二苯基喹喔啉-5，8- 二基；·2，1，3-苯并噻二唑-4，7-二基；噻吩并[3,4-b]吡嗪-5，7- 二基；·3. 4-乙撐二氧基噻吩2，5- 二基；(E)-1，2-亞乙烯基噻吩-2，5-二基；苯并[c] [1,2,5]硒二唑-4，7-二基；·5,5' -(2,2' -(4，7-苯并[c] [1，2，5]噻二唑-二基)-雙(3-己基噻吩)-二基；和噻吩-2，5-二基。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共軛聚合物，其中R1= R2 =十二烷氧基。
11.一種電子器件或光電器件，其包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛聚合物材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其中所述共軛聚合物材料為光伏材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，其中所述電子器件或光電器件為聚合物太陽能電池器件或光檢測器器件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述器件為包含本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中所述本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)包含除了所述共軛聚合物之外的至少一種成分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其中除了所述共軛聚合物之外的所述至少一種成分為選自富勒烯或其衍生物中的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述富勒烯或其衍生物為W，6]-苯基C61丁酸甲酯或W，6]_苯基C71 丁酸甲酯的至少一種。
18.一種電子器件或光電器件，其包括第一電極；與所述第一電極間隔開的第二電極；和在所述第一電極和所述第二電極之間設(shè)置的活性材料層，其中所述活性層含有包含重復(fù)單元的共軛聚合物，所述重復(fù)單元具有式(I)的結(jié)構(gòu)
全文摘要
一種具有重復(fù)單元的共軛聚合物，所述重復(fù)單元具有式(I)的結(jié)構(gòu)，其中A1、A2、R1和R2獨立地選自質(zhì)子、含至多18個碳原子的烷基、含至多18個碳原子的烷氧基、氰基、硝基、芳基和取代的芳基，且其中Ar選自亞乙烯基、亞乙炔基、單環(huán)亞芳基、雙環(huán)亞芳基、多環(huán)亞芳基、單環(huán)雜亞芳基、雙環(huán)雜亞芳基、多環(huán)雜亞芳基，和稠合或連接的1至5個這樣的基團(tuán)。
文檔編號C07D495/00GK102164926SQ200980138171
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者侯劍輝, 楊陽 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會