用于电子传输层中的包含离子有机化合物的配制剂制造技术

本发明专利技术涉及用于有机电子(OE)器件，更具体而言有机光电(OPV)器件的电子传输层或电子收集层中的包含离子有机化合物的配制剂，包含或者通过使用这类配制剂而制备的电子传输层，以及包含这类配制剂或电子传输层的OE和OPV器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于有机电子(OE)器件，更具体而言有机光电(OPV)器件的电子传输层或电子收集层中的包含离子有机化合物的配制剂，包含或者通过使用这类配制剂而制备的电子传输层，以及包含这类配制剂或电子传输层的OE和OPV器件。【专利说明】用于电子传输层中的包含离子有机化合物的配制剂
本专利技术涉及用于有机电子（0E)器件，更具体而言有机光电（0PV)器件的电子传输 层或电子收集层中的包含离子有机化合物的配制剂，包含或者通过使用这类配制剂而制备 的电子传输层，以及包含这类配制剂或电子传输层的0E和0PV器件。 专利技术背景 在过去几年中，对电子器件如有机发光二极管（OLEDs)、有机光电器件（OPVs)和 场效应晶体管（OFETs)中界面层（也称为缓冲层）的关注显著上升。当结合到太阳能电池 中时，根据定义包封在光活性膜与一个电极之间的这些界面材料导致器件的性能和寿命改 进。 有机太阳能电池中光转化成电的过程可通过具有不同复杂性的一系列步骤解释； 这些是： 1)活性层，通常由供电子和/受电子（D/A)有机化合物的混合物组成的BHJ(本体 异质结）内的光吸收和激子产生， 2)激子迁移至D/A物理界面中，其后它们离解成自由电荷载流子， 3)受体（供体）畴内的自由电子（空穴）扩散， 4)电子（空穴）从BHJ中提取至阴极（阳极）中。 最后的步骤可借助界面层的存在，所述界面层包含具有电子传输或空穴传输性能 的材料并可因此充当电子传输层（ETL)或空穴传输层（HTL)。 因此，电荷载流子产生方法本身并不涉及界面层，并且界面层可能并不被视为有 机光电（0PV)器件的活性部分。这类界面层可用于： 1)改变阴极（阳极）处的电子（空穴）能障，从而增强它们的提取， 2)提供选择性能障，从而帮助降低具有不同符号的载流子之间的重组， 3)改变器件的极性， 4)作为BHJ的机械/化学保护层或种子层， 5)再分配整个BHJ上的入射光子通量，从而充当光学隔离物。 在选择界面材料以改进器件性能时的关键考虑是它们的光电性能和它们的加工 性。对界面材料的要求包括例如合适的厚度和粗糙度、良好覆盖率和与下面层或与基底的 化学相互作用、高显微结构均匀性、高光透射、选择性能级和高电荷载流子迁移率。 文献中已描述了各种材料用作界面层，包括有机和无机材料。取决于材料的性质， 一种可能的分类包括三类主要界面层： 1)导电层， 2)半导电层， 3)偶极层。 关于第一类型，用于导电界面层的合适材料包括金属，例如Ag、Au、Al、Ca、Mg、 Pt、Ba或金属的组合，还有透明导电氧化物（TCOs)，例如ITO、IrOx、A10x、CuO x、NiOx、HfOx、 B: ZnO、Ga: ZnO、A1: ZnO或材料的组合及它们的合金。其它合适的材料包括碳衍生物，例如 碳纳米管（CNTs)。更进一步合适的材料包括带电聚合物如PEDOT:PSS、PANI:PSS、PPy:PSS 的组合。 关于第二类型，用于半导电界面层的合适材料包括无机氧化物，例如Ti0x、BaTi0 x、 ZnO、SnGaZnO、InGaZnO、W0X、M〇0X、V0X、ZrO x，和有机小分子如 CBP、PTCDI、NPD、TCTA、TPDSi2 或C6(l衍生物，还有聚合物如TFB、PFN、PVK或这类材料的组合。 关于第三类型，用于偶极界面层的合适材料包含中性小分子量有机化合物，所 述化合物由彼此面对的给电子和吸电子结构部分构成，产生本征电偶极子（intrinsic electric dipole),且以头基团化学连接于下层。 在有机太阳能电池中，界面层的选择决定自由电荷载流子的收集效率，因此极大 地影响器件性能和电稳定性。 然而，用作电子传输层的已有导电、半导电或偶极层通常仅匹配提高器件的总光 电参数。和FF)所需的具体物理性能中的极少。此外，它们与下层或上层如BHJ、基 底、电极或者与环境（例如氧气或水分）的化学相互作用对器件的稳定性而言可能是个问 题。最后，在从研究到大量生产的发展中，必须谨慎地考虑方法和溶剂的所涉环境和经济问 题。无机导电界面层例如能赋予使用所谓倒装结构的非常有效且稳定的器件，然而，它们的 加工性仍需要改进以与塑料基底相容。 首先开发了所谓规则结构的0PV器件。在该结构中，透明电极，通常ΙΤ0充当阳极， 通常由PED0T:PSS构成的空穴传输层沉积于所述阳极上，光活性层沉积于所述空穴传输层 上。充当电荷传输或电子收集层的界面层沉积于光活性层上，且阴极沉积于界面层上。 用于电子传输或收集的最常用界面层为钙导电层。一般而言，该层为5_50nm厚并 包封在光敏BHJ与由铝制成的阴极之间。由于其非常低的功函（W f)而选择的这一材料增 强阴极处的电子-欧姆接触并主要改进V%内的PCE。然而，钙层可能随时间过去而分解并 扩散到BHJ中。该反生产性效应急剧地降低器件性能和寿命。除稳定性问题外，钙沉积构 成旨在提供高产量且低成本0PV器件的生产方法的明显瓶颈。例如，钙不能借助液相配制 剂印刷，而是需要通常在与生产线分开的室中进行的昂贵且耗时的真空热蒸发方法。此外， 该制造方法是苛刻的，意指热蒸发的金属原子可使所用软有机材料化学的前几纳米降解到 BHJ中。尽管由金属如钡或镁制成的其它可选导电层例如尝试作为替代物，但所得器件不能 达到与用钙制成的那些相同的效率，因为这些替代界面层材料不能与钙相同程度地适应于 物理性能。此外，这些导电层仍遭遇稳定性和成本问题。 在现有技术中，还提出使用半导电层作为具有规则结构的0PV器件中的ETLs代替 导电钙层。最常用的材料基于金属氧化物如TiO x。然而，它们的使用遭遇几个问题。例如， 它们的制造方法可能需要在150-300°C的温度下的退火步骤以分解有机金属来源（通常基 于乙酸盐衍生物），从而导致氧化物。该高温可导致下面有机BHJ以及背基底的形态劣化， 如果背基底由有机聚合物如PET或PEN制成的话尤其如此。加热步骤也可能必须与另一加 工步骤UV处理组合，这是昂贵的且对0PV器件的性能而言是有害的。 已开发了偶极层以克服这些问题中的一些。然而，当这类偶极层由矿物盐如LiF、 Li2C03、Na2C03、K2C0 3、Cs2C03、CsF、Cs(acac)制成时，通常需要真空热蒸发方法。另一替代物 是由中性自组装分子制成的偶极层，然而，它们的完全集成是有问题的，因为它们通常需要 使用有毒溶剂如甲醇。此外，这些化合物需要完全有效地化学接枝，这需要几个耗时的步骤 并可导致对下层的不完全覆盖。 包含共轭聚合物电解质（CPEs)的偶极层也显示出有效地代替钙充当规则0PV器 件中的ETLs。由于这些有机化合物的芯由半导电结构部分（例如芴、噻吩、BTZ或咔唑单 元）构成，它们可吸收小部分入射光。这可导致通过电荷转移至BHJs内的受体材料而产生 电流。此外，这些化合物的所需物理性能强取决于它们的偶极子的取向。然而，由于偶极子 位于长烷基链末端这一事实，它们的重新取向可容易地发生且也可发生抗衡离子迁移；两 种情况都导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含有机盐的配制剂，其中有机盐包含第一离子实体和第二抗衡离子实体，其特征在于：‑第一和第二实体为小分子，且‑第一实体为有机实体，其包含：‑包含单一带电结构部分或多个带电结构部分的带电有机核心，和‑任选地，连接于带电有机核心的一个或多个取代基，所述取代基中的至少一个包含具有与带电有机核心的带电结构部分相反符号或相同符号的电荷的带电结构部分，且‑第二实体为有机、无机或有机金属实体，且‑第一实体的净电荷与第二实体的净电荷符号相反。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·贝尔尼，A·托普雷，P·缇瓦纳，T·卡尔，M·卡雷斯科欧罗兹科，N·布劳因，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE