化合物和包含其的有机太阳能电池制造技术

本说明书提供了包含式1的单元的化合物和包含其的有机太阳能电池。

Compounds and organic solar cells containing them

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物和包含其的有机太阳能电池
本申请要求于2017年6月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0071665号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本说明书涉及化合物和包含其的有机太阳能电池。
技术介绍
有机太阳能电池是可以通过应用光伏效应将太阳能直接转换成电能的装置。根据构成薄膜的材料，太阳能电池可以分成无机太阳能电池和有机太阳能电池。典型的太阳能电池是通过掺杂为无机半导体的晶体硅(Si)经由p-n结而制成的。通过吸收光产生的电子和空穴扩散至p-n结点，并且在被电场加速的同时移动至电极。该过程中的功率转换效率被定义为供给至外电路的电功率与进入太阳能电池的太阳能功率之比，并且当在目前标准化的虚拟太阳照射条件下测量时，该效率达到约24％。然而，由于现有技术中的无机太阳能电池已经显示出在经济可行性以及材料需求和供应方面受到限制，因此容易加工且廉价并且具有多种功能性的有机半导体太阳能电池作为长期替代能源已成为焦点。对于太阳能电池，重要的是提高效率以便从太阳能输出尽可能多的电能。为了提高太阳能电池的效率，重要的是在半导体内部产生尽可能多的激子，但是将产生的电荷牵拉到外部而不损失也很重要。电荷损失的原因之一是所产生的电子和空穴由于复合而耗散。已经提出了多种方法来将产生的电子和空穴传递至电极而不损失，但是在大多数情况下需要额外的过程，并因此可能增加制造成本。
技术实现思路
技术问题本说明书的一个目的是提供化合物和包含其的有机太阳能电池。技术方案本说明书提供了包含下式1的单元的化合物。[式1]在式1中，p和q彼此相同或不同，并且各自独立地为0至3的整数，当p和q各自为2或更大时，括号中的结构彼此相同或不同，r和s彼此相同或不同，并且各自独立地为1至3的整数，当r和s各自为2或更大时，括号中的结构彼此相同或不同，X1至X3彼此相同或不同，并且各自独立地为S、O、Se、Te、NR、CRR'、SiRR'、PR或GeRR'，Y1至Y4彼此相同或不同，并且各自独立地为S、O、Se、Te、NR、CRR'、SiRR'、PR或GeRR'，R1至R12、R和R'彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；羟基；羰基；酯基；酰亚胺基；酰胺基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的胺基；经取代或未经取代的芳基膦基；经取代或未经取代的氧化膦基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基，以及n为1至10,000的整数。本说明书的另一个示例性实施方案提供了有机太阳能电池，其包括：第一电极；设置成面向第一电极的第二电极；和设置在第一电极与第二电极之间的具有一个或更多个层的有机材料层，并且所述有机材料层包括光活性层，其中有机材料层的一个或更多个层包含所述化合物。有益效果根据本说明书的一个示例性实施方案的化合物表现出平面性，因此具有优异的聚集特性和结晶度。根据本说明书的一个示例性实施方案的化合物可以具有降低带隙和/或增加吸收的光量的效果。因此，由于根据本说明书的一个示例性实施方案的化合物当应用于有机太阳能电池时表现出高电流值(Isc)，因此该化合物可以表现出优异的效率。根据本说明书的一个示例性实施方案的化合物实现高效率并且同时具有适当的溶解度，因此在装置制造期间在时间和/或成本方面具有经济优势。根据本说明书的一个示例性实施方案的化合物可以在有机太阳能电池中单独使用或与其他材料混合使用。附图说明图1是示出根据本说明书的一个示例性实施方案的有机太阳能电池的图。图2是示出化合物C的MS测量结果的图。图3是示出化合物C的NMR测量结果的图。图4是示出化合物D的MS测量结果的图。图5是示出化合物D的NMR测量结果的图。图6是示出根据本说明书的示例性实施方案的有机太阳能电池的光电转换特性的图。101：基底102：第一电极103：空穴传输层104：光活性层105：第二电极具体实施方式在下文中，将详细地描述本说明书。本说明书的一个示例性实施方案提供了由式1表示的化合物。在本说明书中，当一个部分"包括"一个构成要素时，除非另有具体描述，否则这并不意指排除另外的构成要素，而是意指还可以包括另外的构成要素。在本说明书中，当一个构件设置在另一构件"上"时，这不仅包括一个构件与另一构件接触的情况，而且还包括在这两个构件之间存在又一构件的情况。本说明书中的取代基的实例将在下面进行描述，但不限于此。在本说明书中，意指与另一个取代基、单体或结合部分键合的位点。在本说明书中，"单元"意指包含在化合物中的重复结构。即，"单元"可以意指通过聚合反应以二价基团或更高价基团的形式包含在化合物中的结构。在本说明书中，"包含单元"的含义意指该单元包含在化合物的主链中。本说明书中的取代基的实例将在下面进行描述，但不限于此。术语"取代"意指与化合物的碳原子键合的氢原子变成另外的取代基，并且待取代的位置没有限制，只要该位置是氢原子被取代的位置(即取代基可以取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代时，两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。在本说明书中，术语"经取代或未经取代的"意指经选自以下的一个或两个或更多个取代基取代：氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羰基；酯基；羟基；烷基；环烷基；烷氧基；芳氧基；烷基硫基；芳基硫基；烷基磺酰基；芳基磺酰基；烯基；甲硅烷基；硅氧烷基；硼基；胺基；芳基膦基；氧化膦基；芳基；和杂环基，或者经所例示的取代基中的两个或更多个取代基连接的取代基取代，或者不具有取代基。例如，"两个或更多个取代基连接的取代基"可以为联苯基。即，联苯基也可以为芳基，并且可以解释为两个苯基连接的取代基。在本说明书中，卤素基团可以是氟、氯、溴或碘。在本说明书中，酰亚胺基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。在本说明书中，对于酰胺基团，酰胺基团的氮可以经氢，具有1至30个碳原子的直链、支化或环状烷基，或者具有6至30个碳原子的芳基取代。在本说明书中，羰基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。在本说明书中，对于酯基，酯基的氧可以经具有1至25个碳原子的直链、支化或环状烷基，或者具有6至30个碳原子的芳基取代。在本说明书中，烷基可以为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。其具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。在本说明书中，环烷基没有特别限制，但优选具有3至30个碳原子，并且其具体实例包括环丙基、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含下式1的单元的化合物：[式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.08 KR 10-2017-00716651.一种包含下式1的单元的化合物：[式1]在式1中，p和q彼此相同或不同，并且各自独立地为0至3的整数，当p和q各自为2或更大时，括号中的结构彼此相同或不同，r和s彼此相同或不同，并且各自独立地为1至3的整数，当r和s各自为2或更大时，括号中的结构彼此相同或不同，X1至X3彼此相同或不同，并且各自独立地为S、O、Se、Te、NR、CRR'、SiRR'、PR或GeRR'，Y1至Y4彼此相同或不同，并且各自独立地为S、O、Se、Te、NR、CRR'、SiRR'、PR或GeRR'，R1至R12、R和R'彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；羟基；羰基；酯基；酰亚胺基；酰胺基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的胺基；经取代或未经取代的芳基膦基；经取代或未经取代的氧化膦基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基，以及n为1至10,000的整数。2.根据权利要求1所述的化合物，其中X1至X3各自为S。3.根据权利要求1所述的化合物，其中式1由下式1-1至1-4中的任一者表示：[式1-1][式1-2][式1-3][式1-4]在式1-1至1-4中，n、R1至R12和Y1至Y4与式1中限定的那些相同，Y3'和Y4'彼此相同或不同，并且各自独立地为S、O、Se、Te、NR、CRR'、SiRR'、PR或GeRR'，R5'、R6'、R7'、R8'、R和R'彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；羟基；羰基；酯基；酰亚胺基；酰胺基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林潽圭，张松林，崔斗焕，金志勋，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR