九元稠环化合物与有机光伏电池制造技术

一种九元稠环化合物如化学式(I)所示。本发明专利技术的九元稠环化合物能作为非富勒烯电子受体材料，且可使用相对较环保的无氯溶剂来溶解，进而适用于大面积涂布。此外，包含本发明专利技术的九元稠环化合物的有机光伏电池也会具有优异的能量转换效率(PCE)。的能量转换效率(PCE)。的能量转换效率(PCE)。的能量转换效率(PCE)。

【技术实现步骤摘要】
九元稠环化合物与有机光伏电池


[0001]本专利技术涉及一种九元稠环化合物与有机光伏电池，特别涉及一种具有噻吩的九元稠环化合物与一种包括前述九元稠环化合物的有机光伏电池。

技术介绍

[0002]随着时代的演进，如煤炭、石油、天然气与核能等能源的消耗量日益渐增，能源危机也逐渐浮现。太阳能发电是一种可再生且可降低环境污染的环保发电方式。第一代的太阳能电池以硅晶(silicon)太阳能电池为大宗，其具有高光电转换率。第二代的太阳能电池为薄膜(thin-film)型的碲化镉(CdTe)太阳能电池，其原料毒性与制作方法对环境有较大的污染。第三代的有机太阳能电池随之蕴育而生，其包含了染料敏化电池(dye-sensitized solar cell；DSSC)、纳米结晶电池与有机光伏电池(organic photovoltaics；OPV)。与需利用真空工艺镀膜制作的无机材料相比，有机光伏电池可利用浸涂、旋转涂布、狭缝式涂布、网版印刷或喷墨印刷等方法制作，更容易实现低成本及大规模的生产。其中，新一代的有机光伏电池是以有机电子受体材料搭配共轭聚合物(电子给体材料)作为光伏主要吸收层(有源层)的材料。新一代的有机光伏电池具有几项优点：(1)质量轻且制作成本低；(2)具有可挠性；(3)器件结构可设计性强；及(4)适用于液相工艺(即可大面积湿式涂布)。
[0003]新一代的有机光伏电池除了具有前述诸多优点外，其在有源层中的电子给体材料(共轭聚合物)的多样性与发展使得有机光伏电池的能量转换效率的提升已达到一定水准。然而，现有的有机电子受体材料大多以富勒烯衍生物(例如PC60BM与PC70BM)为主，其与电子给体材料(共轭聚合物)的搭配性易受到限制。此外，富勒烯衍生物本身亦有在光照下易二聚、加热时易结晶、可见光区吸收弱、结构修饰与提纯较不易、价格昂贵等缺点。因此，开发非为富勒烯衍生物的有机电子受体材料有存在的必要性。
[0004]CN106831815 B虽公开一种非富勒烯有机电子受体材料，能解决以富勒烯衍生物作为电子受体材料时所产生的缺点。然而，前述专利中的七稠环有机电子受体材料的吸收范围仍可通过增加稠环数量使其红移的空间。此外，如果电子受体材料的结晶性好，其元件制作就会需要含氯溶剂来增加溶解度，这会增加后续涂布加工的困难度。
[0005]因此，如何找到一种非富勒烯电子受体材料，其可使用相对较环保的无氯溶剂(例如甲苯、邻二甲苯)来溶解，进而适用于大面积涂布，以利进行后续的涂布加工，且该电子受体材料同时还能使有机光伏电池具有优异的能量转换效率(PCE)，成为目前致力研究的目标，也是使其可产业化的重要方向之一。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的第一目的，即在提供一种九元稠环化合物。以该九元稠环化合物作为非富勒烯电子受体材料时，可使用无氯溶剂来溶解，且该九元稠环化合物同时还能使有机光伏电池具有优异的能量转换效率。
[0007]于是，本专利技术九元稠环化合物，如下列化学式(I)所示：
[0008][化学式(I)][0009]其中，
[0010]X为NR3、C(R4)2或Si(R5)2；
[0011]R1为氢、C1～C
30
烷基、C1～C
30
烷氧基、C1～C
30
烷基芳基或C1～C
30
烷基杂芳基；
[0012]R2为C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基；
[0013]E为拉电子基团；及
[0014]R3、R4与R5分别为氢、C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。
[0015]因此，本专利技术的第二目的，即在提供一种有机光伏电池。
[0016]于是，本专利技术有机光伏电池，包含前述的九元稠环化合物。
[0017]本专利技术的功效在于：本专利技术的九元稠环化合物能作为非富勒烯电子受体材料，且由于其在结构上引入烷基或烷氧基(即R2)，使其对于无氯溶剂具有一定的溶解度，故可使用相对较环保的无氯溶剂来溶解，进而适用于大面积涂布，以利进行后续的涂布加工，且包含本专利技术的九元稠环化合物的有机光伏电池也会具有优异的能量转换效率(PCE)。
[0018]以下将就本
技术实现思路
进行详细说明：
[0019][九元稠环化合物][0020]本专利技术的九元稠环化合物如下列化学式(I)所示。
[0021][化学式(I)][0022]X为NR3、C(R4)2或Si(R5)2且R3、R4与R5分别为氢、C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。较佳地，X为NR3且R3为C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。更佳地，R3为C1～C
30
烷基。又更佳地，R3为C
12
～C
22
烷基。又更佳地，R3为C
14
～C
20
烷基。
[0023]需先说明的是，本专利技术中所述的「烷基芳基」、「烷基杂芳基」及「烷基苯基」所指分别为「经烷基取代的芳基」、「经烷基取代的杂芳基」及「经烷基取代的苯基」。此外，「烷基芳基」、「烷基杂芳基」或「烷基苯基」前的碳数所指为烷基的碳数，例如C1～C
30
烷基苯基所指为经C1～C
30
烷基取代的苯基。
[0024]R1为氢、C1～C
30
烷基、C1～C
30
烷氧基、C1～C
30
烷基芳基或C1～C
30
烷基杂芳基。较佳地，R1为C1～C
30
烷基、C1～C
30
烷基苯基或C1～C
30
烷基杂芳基。更佳地，R1为C1～C
30
烷基苯基。又更佳地，R1为C3～C
13
烷基苯基。又更佳地，R1为C4～C
11
烷基苯基。又更佳地，R1为对位经C4～C
11
烷基取代的苯基。
[0025]R2为C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。较佳地，R2为C6～C
16
烷基。更佳地，R2为C6～C
12
烷基。又更佳地，R2为C6～C
10
烷基。
[0026]E为拉电子基团。较佳地，E为
[0027][0028][0029]其中，R6为氢或卤素；及R7为氢、C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。较佳地，E为且R6为卤素。
[0030][有机光伏电池][0031]本专利技术的有机光伏电池包含前述的九元稠环化合物。
[0032]较佳地，该有机光伏电池包括一基板、一积层于该基板上方的第一电极、一积层于该第一电极上方的电子传输层、一积层于该电子传输层上方的有源层、一积层于该有源层上方的空穴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种九元稠环化合物，如下列化学式(I)所示：[化学式(I)]其中，X为NR3、C(R4)2或Si(R5)2；R1为氢、C1～C
30
烷基、C1～C
30
烷氧基、C1～C
30
烷基芳基或C1～C
30
烷基杂芳基；R2为C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基；E为拉电子基团；及R3、R4与R5分别为氢、C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。2.如权利要求1所述的九元稠环化合物，其中，X为NR3。3.如权利要求2所述的九元稠环化合物，其中，R3为C1～C
30
烷基或C1～C
30
烷氧基。4.如权利要求1所述的九元稠环化合物，其中，R1为C1～C
30
烷基、C1～C
30
烷基苯基或C1～C
30
烷基杂芳基。5.如权利要求1所述的九...

【专利技术属性】
技术研发人员：施宏旻，路盛智，潘宜呈，徐国凯，李梓源，张纯凤，许千树，陈宗威，
申请(专利权)人：位速科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：