[发明专利]用于有机光生伏打器件的空穴载流子层

说明书

相关申请交叉引用

本申请是2013年3月15日提交的美国申请13/842,380的继续，并要求2012年4月5日提交的美国临时申请序列号61/620,540和2013年3月1日提交的美国临时申请序列号61/771,415在35U.S.C.§119下的权益，通过引用将它们的全部内容并入本文中。

关于联邦资助研究或开发的陈述

在National Institutes of Standards and Testing授予的70NAN7H7048下以政府自助作出本申请。政府具有在本发明中的某些权力。

发明背景

发明领域

本发明涉及一种光电池，所述光电池包含第一电极、第二电极、在第一电极与第二电极之间的光活性层，和在第一电极与光活性层之间的空穴载流子层，其中空穴载流子层包含氧化剂和空穴载流子聚合物。

背景描述

光电池通常用于将光形式的能量转换成电。典型的光电池包含第一电极、第二电极和在第一与第二电极之间的光活性层。通常地，电极中的一个容许光穿过至光活性层。该透明电极可例如由半导体材料(例如氧化铟锡)的膜制成。

通常，光电池具有包含酸性空穴载流子材料如掺有聚苯乙烯磺酸盐的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(“PEDOT:PSS”)的空穴载流子层以提供具有足够高的转化效率的光电池。

然而，这类酸性空穴载流子材料是腐蚀性的并倾向于降低光电池的寿命。需要提供容许光转变成电能且具有改进的寿命的光电池。

发明概述

本申请公开了包含第一电极、第二电极、在第一电极与第二电极之间的光活性层和在第一电极与光活性层之间的空穴载流子层的制品，其中空穴载流子层包含氧化剂和空穴载流子聚合物，其中氧化剂选自：

及其共混物，其中R¹-R⁸相互独立地选自氢、氟、氯、溴、碘、NO₂、COOH和CN，条件是R¹-R⁸中的至少两个不同于氢，且其中X¹和X²相互独立地选自O、S、Se、NR⁹，其中R⁹选自具有1-10个碳原子的烷基、苯基和被具有1-10个碳原子的烷基取代的苯基，或者R⁵-R⁸中的一个可以为选自以下(I-Pol-A)、(I-Pol-B)、(I-Pol-C)的-Sp-Pol：

及其共混物，其中R¹⁰为氢或氟，优选氟；n和m各自相互独立地为0-10，优选0-5的数，最优选1或2；且“*”表示与聚合物的其它单体单元的键，其中制品为光电池。在某些优选实施方案中，R⁵-R⁸中的至少两个选自氢、氟、氯、NO₂、COOH和CN。

在某些优选实施方案中，电子供体材料包含具有以下式IV重复单元的聚合物：

其中R、R¹¹、R¹²、R¹³和R¹⁴相互独立地选自氢，和任选被取代且任选包含一个或多个杂原子的具有1-40个C原子的烃基，且A为C或Si。在某些实施方案中，R、R¹¹、R¹²、R¹³和R¹⁴相互独立地选自氢、取代或未取代C₁-C₂₄烷基、被一个或多个氧间隔的C₁-C₂₄烷基，芳基、C₁-C₂₄烷氧基和芳氧基。

本申请还提供生产本发明制品的方法，其中该方法包括步骤：

(a)将空穴载流子聚合物和氧化剂混合并将它们一起溶于溶剂中，或者将空穴载流子聚合物溶于第一溶剂并将氧化剂溶于第二溶剂中，然后将两种溶液混合；和

(b)随后将来自步骤(a)的所得溶液涂覆在下面的层上，

其中第一和第二溶剂可以是相同或不同的，且其中制品为光电池。

另外，本申请提供生产本发明制品的方法，其中所述方法包括步骤：

(a)将空穴载流子聚合物溶于第一溶剂中以得到第一溶液；