包含引达省-4-酮衍生物的共轭聚合物、其制备方法和包括其的光伏装置制造方法及图纸

一种具有通式(I)的包含引达省‑4‑酮的衍生物的共轭聚合物：其中，‑R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含引达省-4-酮衍生物的共轭聚合物、其制备方法和包括其的光伏装置
本专利技术涉及一种包含引达省-4-酮(indacen-4-one)的衍生物的共轭聚合物。更特别地，本专利技术涉及一种包含含有硫的引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物。所述包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以有利地用于构建在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)。因此，本专利技术还涉及一种在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)，其包括所述包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物。
技术介绍
光伏装置(或太阳能装置)是能够将光辐射的能量转换为电能的装置。当前，大多数可以用于实际应用的光伏装置(或太阳能装置)利用无机类型的光活性材料(特别是高纯度晶体硅)的化学-物理性能。然而，由于硅的高生产成本，科学研究已经有一段时间致力于开发具有共轭结构(低聚物或聚合物)的有机类型的替代材料，以获得有机光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如有机光伏电池(或太阳能电池)。实际上，与高纯度晶体硅不同，所述有机材料的特征在于相对容易合成，并且生产成本低，相应有机光伏装置(或太阳能装置)的重量减轻，以及允许在其中使用该有机材料的光伏装置(或太阳能装置)的寿命周期结束时回收所述有机材料。上述优点使得使用所述有机类型的材料在能量和经济方面具有吸引力，尽管与无机光伏装置(或太阳能装置)相比，由此获得的有机光伏装置(或太阳能装置)的任何效率(η)较低。有机光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如有机光伏电池(或太阳能电池)的操作是基于电子-受体化合物和电子-给体化合物的组合使用。在现有技术中，在有机光伏装置(或太阳能装置)中最常使用的电子-受体化合物是富勒烯衍生物，特别是PC61BM(6,6-苯基-C61-丁酸甲酯)或PC71BM(6,6-苯基-C71-丁酸甲酯)，其在与选自π-共轭聚合物，诸如例如聚噻吩(η>5％)、聚咔唑(η>6％)、聚(噻吩并噻吩)苯并二噻吩(PTB)(η>8％)的衍生物中的电子-给体化合物混合时产生最高的效率。已知在有机光伏电池(或太阳能电池)中将光转换为电流的基本过程通过以下阶段发生：1.通过电子-给体化合物吸收光子，伴随有激子的形成，即一对“电子-电子间隙(或空穴)”电荷载流子；2.激子扩散到电子-给体化合物的区域中，直至与电子-受体化合物的界面；3.激子解离为两个电荷载流子：接受相中(即在电子-受体化合物中)的电子(-)和在给体相中(即在电子-给体化合物中)的电子间隙[(或空穴)(+)]；4.如此形成的电荷传输到阴极(借助于电子-受体化合物的电子)和阳极(借助于电子-给体化合物的电子间隙(或空穴))，其中在有机光伏电池(或太阳能电池)中产生电流。伴随有激子形成的光吸收和随后到电子-受体化合物的电子转移的过程涉及电子从电子-给体化合物的HOMO(“最高占据分子轨道”)到LUMO(“最低未占据分子轨道”)的激发，以及随后从那里传送到电子-受体化合物的LUMO。由于有机光伏电池(或太阳能电池)的效率取决于通过激子的解离产生的自由电子的数量，其又可能与所吸收的光子数量直接相关，所以电子-给体化合物的最影响此效率的结构特性之一是在电子-给体化合物的HOMO和LUMO轨道之间的能量差，或者所谓的带隙。特别地，电子-给体化合物能够收集并有效地将光子转换成电能(或所谓的“光捕集”或“光子捕集”过程)的波长的最大值取决于此差异。为了获得可接受的电流，带隙(即在给体化合物的HOMO和LUMO之间的能量差)在一方面需要为不是太高以允许吸收最大数量的光子的同时，另一方面必须不是太低，因为这可能降低在装置的电极处的电压。以最简单的操作方式，通过在两个电极(通常由氧化铟锡(ITO)(阳极)和铝(Al)(阴极)组成)之间引入电子-受体化合物和电子-给体化合物的混合物的薄层(约100纳米)(被称为“本体异质结”的结构)，来制造有机光伏电池(或太阳能电池)。通常，为了制得这种类型的层，制备两种化合物的溶液，并且随后，使用适当的沉积技术，诸如例如旋涂、喷涂、喷墨印刷等，由此溶液在阳极[氧化铟锡(ITO)]上形成光活性膜。最后，在干燥后的膜上沉积对电极(即铝阴极(Al))。任选地，在电极和光活性膜之间，可以引入其他的附加层(通常称为缓冲层)，这些附加层能够发挥电、光或机械性质的特定功能。通常，为了促进电子间隙(或空穴)到达阳极[氧化铟锡(ITO)]，并且同时阻挡电子的传输，由此改善电极对电荷的捕集以及抑制复合现象，在如上所述由受体化合物和给体化合物的混合物形成光活性膜之前，使用适当的沉积技术，诸如例如旋涂、喷涂、喷墨印刷等，由PEDOT:PSS[聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐]的水性悬浮液来沉积膜。在制造有机光伏电池(或太阳能电池)中最常使用的电子-给体化合物是区域规整聚(3-己基噻吩)(P3HT)。这种聚合物具有最佳的电子和光学特性(良好的HOMO和LUMO轨道值、良好的摩尔吸收系数)、在用于制造光伏电池(或太阳能电池)的溶剂中的良好溶解度以及电子空穴的离散迁移率。可以有利地用作电子-给体化合物的聚合物的其他实例是：聚合物PCDTBT{聚[N-9"-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑]}、聚合物PCPDTBT{聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']-二噻吩)-交替-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)]}。还已知含有苯并二噻吩单元的电子-给体化合物，其具有类似于聚(3-己基噻吩)(P3HT)的结构，然而其中的噻吩单元借助于苯环被平面化。这一特性以及降低所述电子-给体化合物的氧化电位改善它们在空气中的稳定性，并且确保它们在光活性膜的生产期间的快速充填并因此确保高分子序：这转化为优异的电荷[电子或电子间隙(空穴)]的传输性能。因此，使用含有苯并二噻吩单元的电子-给体化合物可以允许具有改善性能的光伏装置的实现。例如，HuoL.等人在以下文章中描述了含有苯并二噻吩单元的电子-给体化合物："Synthesisofapolythieno[3,4-b]thiophenederivativewithalow-lyingHOMOlevelanditsapplicationinpolymersolarcells(具有低HOMO能级的聚噻吩并[3,4-b]噻吩衍生物的合成及其在聚合物太阳能电池中的应用)"，ChemicalCommunication(2011)，第47卷，第8850-8852页。所述文章描述了用于在具有低HOMO值的平面苯并二噻吩与噻吩并[3,4-b]噻吩单元之间的共聚的聚噻吩并[3,4-b]噻吩衍生物的制备。已知的是，苯并二噻吩和/或其异构体[例如，苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩或(BDT)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180919 IT 1020180000087241.一种具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物：



其中：
-R1和R2彼此相同或不同，优选彼此相同，选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；任选取代的环烷基；任选取代的芳基；任选取代的杂芳基；直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷氧基；R4-O-[CH2-CH2-O]n-聚氧乙烯基，其中R4选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基，并且n是1至4范围内的整数；-R5-OR6基团，其中R5选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20亚烷基，并且R6表示氢原子或者选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基，或者选自R4-[-OCH2-CH2-]p-聚氧乙烯基，其中R4具有如上所报告的相同含义并且p是1至4范围内的整数；-COR7基团，其中R7选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；-COOR8基团，其中R8选自直链或支...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里尔·比安奇，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT