[发明专利]包含富勒烯及其衍生物的有机光伏器件

说明书

本申请是中国专利申请200780030157.7的分案申请，原申请200780030157.7的申请日为2007年5月2日，其名称为“包含富勒烯及其衍生物的有机光伏器件”。 

相关申请的交叉引用

本申请要求Laird等人于2006年6月13日提交的美国临时申请流水号60/812,961的优先权，将其以其全部内容在此引入以作参考。 

背景技术

存在提供用于有机光伏(OPV)器件的更好材料和方法的需求。这是部分由目前高燃料价格和不稳定的燃料供给所驱使的。OPV器件能提供相对于较老的硅器件的改进。参见例如Perlin，John，“The Silicon Solar Cell Turns50”NREL2004；还参见Dennler等人，“Flexible Conjugated polymer-Based Plastic Solar Cells：From Basics to Applications，”Proceedings of the IEEE，第93卷，第8期，2005年8月，1429-1439。全球气候变化也是促进因素。尽管已知能够将导电聚合物或共轭聚合物(包括例如聚噻吩)与C60富勒烯结合以提供OPV器件中有用的活性材料，但还存在改进器件效率和其它重要的PV参数的需求。特别地，立体规则性(regioregular)聚噻吩尤其重要，这是由于它们的纳米级形态，该纳米级形态能应用到用于太阳能电池应用的新颖形态。 

发明内容

尤其，本文提供的是组合物、器件、制造方法和使用方法。 

例如，本文提供的是包含混合物的组合物，该混合物包含：(i)至少一种p-型材料，(ii)至少一种n-型材料，其中该n-型材料包含由F*-(R)_n表示的富勒烯衍生物及其溶剂合物、盐和混合物， 

其中n至少为1， 

F*包含具有包括六元和五元环的表面的富勒烯；和 

R包含至少一种可任选取代的不饱和或饱和碳环或杂环的第一环，其中该第一环直接键合于该富勒烯。 

另一实施方案提供包含混合物的组合物，该混合物包含：(i)至少一种p-型材料，(ii)至少一种n-型材料，其中该n-型材料包括至少一种富勒烯衍生物，该富勒烯衍生物包含至少一个[6,6]富勒烯键合位，其中该[6,6]键合位的两个碳原子全部共价键合于基团R。 

另一实施方案提供包含混合物的组合物，该混合物包含：(i)至少一种p-型材料，(ii)至少一种n-型材料，其中该n-型材料包含富勒烯衍生物，该富勒烯衍生物包含至少一种通过[4+2]环加成而共价键合至至少一个衍生部分(derivative moiety)的富勒烯。 

另一实施方案提供光伏器件，其包括至少一阳极、至少一阴极和至少一活性层，其中活性层包括包含混合物的组合物，该混合物包括：(i)至少一种p-型材料，(ii)至少一种n-型材料，其中该n-型材料包含由F*-(R)_n表示的富勒烯衍生物及其溶剂合物、盐和混合物， 

其中n至少为1， 

F*包含具有包括六元和五元环的表面的富勒烯；和 

R包含至少一种任选取代的不饱和或饱和碳环或杂环的第 一环，其中该第一环直接键合于该富勒烯。 

另一实施方案包含制造包含混合物的组合物的方法，该方法包括：(i)提供至少一种p-型材料，(ii)提供至少一种n-型材料，其中该n-型材料包含由F*-(R)_n表示的富勒烯衍生物及其溶剂合物、盐和混合物， 

其中n至少为1， 

F*包含具有包括六元和五元环的表面的富勒烯；和 

R包含至少一种任选取代的不饱和或饱和碳环或杂环的第一环，其中该第一环直接键合于该富勒烯， 

(iii)组合p-型和n-型材料以形成混合物，其中该混合物进一步包含至少一种溶剂。 

优点包括基本上更好的光伏效率，具有多种能够调节至特殊用途的活性层体系的多样性、改进的器件寿命和改进的材料和器件的可加工性。 

附图说明

图1示出典型的导电聚合物光伏(太阳能)电池。 

图2示出关于C70PCBM相对于C60PCBM的改进性能。 

图3提供关于在二氯苯中制备的C60PCBM:P3HT相对于C70PCBM:P3HT的AFM图像。圆圈指在C60PCBM体系中的相分离--这些区域在C70PCBM活性层中不存在。