[发明专利]空穴传输剂和包括它的光电转化设备

说明书

本发明涉及到光电设备，空穴转输剂，用途和其混合物，包括它的太阳能电池和制造光电转化设备的方法。

由于在1954年Chapin等人关于晶体硅p/n连接太阳能电池的介绍的报导的效率是6％，作为当前改进的结果，这些电池的效率有惊人的提高，电压和不同带隙的太阳能电池中分离日光明显增长。较高的电压由经吸收的日光引起的少数载体的密度增加直接产生。通过减少少数载体的复合速率，在活性层捕获日光，以及通过聚光增加光的强度，据报道，对于如AlGaAs/GaAs的双带隙单晶实验室电池，效率高至25-30％。采用氢合无定形硅(a-Si：H)或者多晶合金的薄膜多结多带隙电池具有近15％的实验室效率。本领域商业电力系统保持的效率范围是3至12％。

Grtzel等人发展了一种可选择的染色敏化的半导体-电解质太阳能电池，包括二氧化钛纳米粒子和钌复合物，它在表面吸收一种WO91/1679公开的碘-碘化物电解质。钌复合物充当敏化剂，它吸收光和注入电子至二氧化钛；然后由自碘-碘化物氧化还原电对的电子转移再生染料。这样一种太阳能电池的益处起因于这样的事实，即，在已经提供近12％的光至电能的转化效率时不再必需使用结晶半导体(O′Regan，B.等人；自然(1991)，353，p.737)。

碘-碘化物氧化还原系统强加给染色敏化半导体-电解质太阳能电池几种限制，例如这些化合物的进攻性和在调节该系统能量水平至一种染料的限制。WO98/48433公开了空穴传输材料作为氧化还原系统在这样一种太阳能电池中的用途。公开的该空穴传输材料是溶解在一些电解液中的螺芴化合物。Bach等人公开了同样类型的用作空穴传输材料的化合物。(Bach等人；自然(1998)，395，p.583-585)。

EP0901175A2公开了其它有机空穴传输材料，如芳族叔胺化合物。有机空穴传输材料的应用可以采用真空蒸发或者采用涂层溶液涂层进行实施。用于制备涂层溶液的溶剂的选择集中于需要综合考虑的低粘度和低蒸汽压。此外，溶剂必需具有不同的阳极界电位。

本发明的问题是提供包括以染料敏化的纳米粒子半导体的光电转化设备，和有机空穴传输剂，其中该有机空穴材料与半导体紧密接触，或者如果存在，与染料紧密接触。另一方面，主要的问题涉及到包括以染料敏化的纳米粒子半导体的光电转化设备，和具有比现有技术已知的各种设备更高的光至电子转化效率和光至电能转化效率的有机空穴传输剂。

本发明进一步的目的是提供在光电转化设备中可用作空穴传输材料的化合物。

本发明的另一进一步的目的是提供一种制造光电设备的方法，特别是具有如上描述的良好性能的光电设备。

第一方面通过包括半导体和有机导电剂的光电转化设备解决该问题，

其中所述的有机导电剂具有低于光电转化设备的工作温度的熔融温度T_m。

第二方面通过包括半导体和有机导电剂的光电转化设备解决该问题，

其中有机导电剂的溶解温度大约是140℃或者更小。

第三方面还通过包括半导体和有机导电剂的光电转化设备解决该问题，

其中有机导电剂以固体而且是非晶形形式存在。

第四方面通过包括半导体和有机导电剂的光电转化设备最终解决该问题，

其中所述有机导电剂具有大约60℃或更小的玻璃化转变温度T_g。

在本发明的光电转化设备的一项优选的实施方案中，其中有机导电剂以固体而且是非晶形形式存在，有机导电剂以无定形形式存在。在一项可以选择的实施方案中，有机导电剂的玻璃化转变温度T_g等于或低于光电设备的工作温度。

在上述各方面任一所述的本发明设备的优选实施方案中，导电剂具有大约60℃或更低的玻璃化转变温度T_g。

在上述任一方面的光电设备的优选实施方案中，所述的有机导电剂具有大约40℃或更低的玻璃化转变温度T_g，优选大约30℃或更低，更优选大约20℃或更低。

在本发明光电设备的更优选的实施方案中，所述的有机导剂具有大约10℃或更低的玻璃化转变温度T_g，优选大约0℃或更低。

在上述光电设备的另一项实施方案中，所述的有机导电剂包括至少一种有机化合物。

在光电设备的另一优选实施方案中，半导体以染料敏化。

在本发明的光电设备优选的实施方案中，所述有机导电剂包括至少两种有机化合物的混合物。

在本发明的光电设备的另一优选实施方案中，所述的有机导电剂进一步包括至少一种掺杂剂。