包含芳基方酸化合物的有机光敏器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了式I的方酸化合物：其中每个Y1和Y2独立地选自任选被取代的氨基和任选被取代的芳基。本发明专利技术还描述了包含由一种或多种所述方酸化合物形成的供体-受体异质结的有机光电器件。本发明专利技术还公开了制造所公开的器件的方法，所述方法可以包括一个或多个用于沉积所述方酸化合物的升华步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与相关申请的交叉引用本申请要求2011年2月9日提交的美国临时申请号61/441,153和2011年4月26日提交的61/479,231的优先权，两者在此以其全文引为参考。关于联邦资助的研究的陈述本申请的主题内容利用了美国能源部能源纳米科学中心（U.S.Department of Energy,Center for Energy Nanoscience）授予的合同号DE-FG36-08GO18022以及合同号DE-SC0001013和DE-SC0000957下的美国政府支持做出。美国政府在本申请的主题内容中具有一定权利。联合研究协议本申请的主题内容由下列大学-公司联合研究协议的一个或多个参与方、以其名义和/或由其共同做出：密歇根大学（University of Michigan）、南加利福尼亚大学（University of Southern California）和环球光能公司（Global Photonic Energy Corporation）。协议在本宣称的专利技术做出的日期之时及之前生效，并且本宣称的专利技术作为协议范围内所从事的活动的结果而做出。本公开总的来说涉及新的方酸(squaraine)化合物，其可用于制备具有包含一种或多种所述方酸的异质结的有机光敏光电器件。还公开了制造这样的器件的方法，所述方法可以包括通过旋转浇铸然后进行热退火来沉积所述方酸化合物。光电子器件依靠材料的光学和电子学性质，通过电子学方法产生或检测电磁辐射，或从环境的电磁辐射产生电。光敏光电器件将电磁辐射转变成电。太阳能电池、也称为光伏（PV）器件，是一类特别用于产生电力的光敏光电器件。可以从太阳光之外的其他光源产生电能的PV器件，可用于驱动耗电负载以提供例如照明、加热，或为电子线路或装置例如计算器、无线电、计算机或远程监测或通讯设备供电。这些发电应用通常还包括为电池或其他能量储存装置充电，以便当来自太阳或其他光源的直接照射不可用时能够继续运行，或根据特定应用的要求平衡PV器件的电力输出。当在本文中使用时，术语“电阻性负载”是指任何耗电或储电电路、装置、设备或系统。另一种类型的光敏光电器件是光敏电阻。在这种功能中，信号检测电路监测器件的阻抗以检测由光的吸收所引起的变化。另一种类型的光敏光电器件是光电探测器。在操作中，光电探测器与电流检测线路联合使用，所述电流检测线路测量当光电探测器暴露于电磁辐射下并可以具有被施加的偏电压时所产生的电流。如本文所描述的检测线路能够向光电探测器提供偏电压，并测量光电探测器对电磁辐射的电子学响应。这三种类型的光敏光电器件可以根据是否存在下文定义的整流结，并且也根据器件的运行是否使用外部施加的电压、也称为偏压或偏电压来表征。光敏电阻不具有整流结，并且通常使用偏压来运行。PV器件具有至少一个整流结，并且不使用偏压运行。光电探测器具有至少一个整流结，并且通常但不总是使用偏压运行。通常，光伏电池向电路、装置或设备提供电力。光电探测器或光电导体提供信号或电流以控制检测电路或从检测电路输出信息，但是不向电路、装置或设备提供电力。传统上，光敏光电器件由多种无机半导体构造而成，例如晶体硅、多晶硅和无定形硅、砷化镓、碲化镉等。在本文中，术语“半导体”是指当载荷子受到热或电磁激发诱导时能够导电的材料。术语“光导”一般是指电磁辐射能量被吸收从而转变成载荷子的激发能，以便载荷子能够传导、即运输材料中的电荷的过程。术语“光电导体”或“光导材料”在本文中用于指称由于其吸收电磁辐射以产生载荷子的性质而被选择的半导体材料。PV器件的性质可以由它们能够将入射日光能转变成有用电能的效率来表征。利用晶体硅或无定形硅的器件在商业应用中占主导地位，并且其中某些已经达到23%或更高的效率。但是，高效的基于晶体的器件、特别是大表面积器件，由于在生产没有明显的降低效率的缺陷的大晶体中固有的问题，生产起来困难且昂贵。另一方面，高效无定形硅器件仍然受到稳定性问题的困扰。目前可商购的无定形硅电池的稳定化效率在4到8%之间。更近的尝试集中在使用有机光伏电池以经济的生产成本获得可接受的光伏转换效率。可以对PV器件进行优化，用于最大化标准照射条件（即标准测试条件，其为1000W/m2、AM1.5光谱照射）下的电力产生，用于最大化光电流乘以光电压的乘积。这种电池在标准照射条件下的电能转换效率取决于下列三个参数：（1）零偏压下的电流，即短路电流ISC，单位为安培；（2）开路条件下的光电压，即开路电压VOC，单位为伏特；以及（3）填充因子ff。PV器件在与负载相连并用光照射时，产生光生电流。当在无限负载下照射时，PV器件产生其最大可能电压即开路电压或VOC。当在其电触点短路的情况下照射时，PV器件产生其最大可能电流即短路电流或ISC。当实际用于产生电力时，PV器件与有限电阻性负载相连，电力输出由电流和电压的乘积I×V给出。由PV器件产生的最大总电力固有地不能超过乘积ISC×VOC。当对负载值进行优化以获得最大功率提取时，电流和电压分别具有值Imax和Vmax。PV器件的性能指数是填充因子ff，其定义为：f={ImaxVmax本文档来自技高网...

【技术保护点】
式I的方酸化合物：其中Y1和Y2独立地选自任选被取代的氨基或任选被取代的芳基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.09 US 61/441,153;2011.04.26 US 61/479,2311.式I的方酸化合物：
其中
Y1和Y2独立地选自任选被取代的氨基或任选被取代的芳基。
2.权利要求1的化合物，其中Y1和Y2独立地选自-NR3R4和式II
的基团：
其中X在每次出现时独立地选自氢和羟基；
R1和R2独立地选自任选被取代的烃基、任选被取代的芳基和任
选被取代的杂芳基，或者
R1和R2与任何居间原子合在一起形成选自任选被取代的杂芳基
和任选被取代的杂环基的基团；并且
R3和R4独立地选自任选被取代的烃基、任选被取代的芳基和任
选被取代的杂芳基，或者
R3和R4与任何居间原子合在一起形成选自任选被取代的杂芳基
和任选被取代的杂环基的基团。
3.权利要求2的化合物，其中所述任选被取代的杂芳基和所述任
选被取代的杂环基独立地选自单环基团和多环基团。
4.权利要求3的化合物，其中所述多环基团包含两个或更多个稠

\t环。
5.权利要求2的化合物，其中
R3和R4中的至少一个是芳基；
Y1和Y2中的至少一个是式II的基团；并且
R1和R2与任何居间原子合在一起形成选自任选被取代的杂芳基
和任选被取代的杂环基的基团。
6.权利要求2的化合物，其中所述式II的基团选自式III的基
团：
其中
W选自S、O、Se和Te；
n是选自0和1的整数；并且
R5和R6独立地选自任选被取代的氨基、氰基、卤素、巯基、任
选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的烃基、任选被取
代的芳基和任选被取代的杂芳基、任选被取代...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·R·弗里斯特，马克·E·汤普森，韦国丹，王思轶，林肯·霍尔，维亚切斯拉夫·V·迪夫，肖新，
申请(专利权)人：密歇根大学董事会，南加利福尼亚大学，
类型：发明
国别省市：美国;US