TW202033445A - 富勒烯衍生物之摻合物及其製造方法與用途 - Google Patents

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Abstract

本發明描述富勒烯衍生物之摻合物。該等摻合物可用於電子應用，諸如有機光伏打裝置。

Description

富勒烯衍生物之摻合物及其製造方法與用途
本申請案大體上係關於材料。更特定言之，本申請案係關於富勒烯摻合物及包含富勒烯摻合物之光伏打裝置。
基於液體處理之本體異質接面之有機光伏打裝置(OPV)具有用於漸增數量之應用中之巨大潛力，該等應用中需要低重量、可撓性或在有限照射水平下之發電能力(例如，針對室內能量收穫)。然而，廣泛傳播之實施偏好足夠高的功率轉換效率(PCE)，其在裝置之壽命期間保持大程度穩定。在最近幾年，新穎類別之低帶隙聚合物的開發已取得重大進步，該等聚合物允許日光之更有效吸收，從而導致有效形成激發子接著電荷傳輸至電極。然而，雖然使用此等聚合物作為電子供體材料之裝置之初始PCE在許多情況下顯著增加，但是如例如藉助光輻照實驗所評估之穩定性經常係令人失望的。
於本發明之一個態樣中，提供一種組合物，其包含第一富勒烯衍生物及第二富勒烯衍生物；其中該第一富勒烯衍生物及第二富勒烯衍生物係不同類型；且其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約60:40之間。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯(methanofullerene)。
於一些實施例中，該第一富勒烯為狄耳士-阿德爾(Diels-Alder)加合物。
於一些實施例中，該第二富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾加合物。
於一些實施例中，該第二富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾加合物及該第二富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯及該第二富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾加合物。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為C60基富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C70基富勒烯衍生物。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為C70基富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C60基富勒烯衍生物。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C60基富勒烯衍生物。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C70基富勒烯衍生物。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約70:30之間。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約95:5與約70:30之間。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約92:8與約70:30之間。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約75:25之間。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約95:5。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約90:10。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約85:15。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約75:25。
於一些實施例中，該組合物進一步包含第三富勒烯衍生物。
於一些實施例中，該組合物進一步包含用作電子接受體之非富勒烯材料。
於一些實施例中，該非富勒烯材料包括量子點。
於一些實施例中，該非富勒烯材料於光吸收後發射光子。該等發射之光子可於活性層中例如藉由供體材料吸收並形成激發子，從而產生另外電荷傳輸。
於一些實施例中，該亞甲基富勒烯係選自由以下組成之群：苯基-C61-丁酸-甲酯([60]PCBM)、噻吩基-C61-丁酸-甲酯([60]ThCBM)、[70]PCBM、苯基-C61-丁酸-己酯([60]PCBC6)、苯基-C71-丁酸-己酯([70]PCBC6)及其他[6,6]-苯基C61丁酸或[6,6]-苯基C71丁酸衍生物。
於一些實施例中，該狄耳士-阿德爾加合物係選自由以下組成之群：視情況經取代之茚、正己酯、α-經取代之鄰醌二甲烷及3-(1-茚基)丙酸之酯。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為[60]PCBM或[70]PCBM，及該第二富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾茚-加合物、α-經取代之鄰醌二甲烷加合物或3-(1-茚基)丙酸之酯。
於一些實施例中，該第一富勒烯衍生物為[60]PCBM，及該第二富勒烯衍生物為
Figure 02_image003
或
Figure 02_image005
。
於一些實施例中，該組合物進一步包含半導體聚合物。
於一些實施例中，該半導體聚合物係選自由以下組成之群：聚(3-己基噻吩)、(聚[2-(3,7-二甲基辛氧基)-5-甲氧基]-對伸苯基伸乙烯基) (MDMO-PPV)、咔唑基共聚物、二酮吡咯并吡咯(DPP)基共聚物、環戊二噻吩基共聚物，及小分子，包括一些液晶(例如官能化六苯并蔻)、稠五苯衍生物、寡噻吩、三苯胺、官能化蒽二噻吩及許多傳統低分子量著色劑，例如來自噻吩及吲哚啉系列。
於本發明之第二態樣中，提供一種有機光伏打裝置，其包含包含第一富勒烯衍生物及第二富勒烯衍生物之組合物；其中該第一富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物係不同類型；且其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約60:40之間。
於一些實施例中，該裝置相對於不包含兩種富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之穩定性。於一些實施例中，該裝置相對於不包含兩種不同類型之富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之穩定性。
於一些實施例中，當在空氣下加熱至120℃時，該裝置相對於不包含兩種富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之熱穩定性。
於一些實施例中，當遭受1太陽強度之照射時，該裝置相對於不包含兩種富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之穩定性。
本專利申請案主張2018年12月17日申請之美國專利申請案第62/780,569號之更早申請日期之權益，該案之內容係以全文引用的方式併入本文中。以引用的方式併入
本文中所提及之所有公開案、專利申請案、專利及其他參考文獻係以全文引用的方式併入。本文中提及之專利及科學文獻確立為熟習此項技術者可得之知識。本文中引用之所頒與之專利、申請案及其他公開案係以引用的方式併入本文中，併入程度如同明確且個別地指示各者以引用的方式併入般。在不一致的情況下，以本發明為準。
使用低帶隙聚合物作為電子供體材料之裝置之初始PCE增加；然而，如例如藉由光輻照實驗所評估之穩定性經常係令人失望的。消除或至少最小化PCE隨時間減少(其通常藉由短路電流Jsc 之減少驅動)之策略包括使用C70 衍生物作為電子接受體材料。然而，在工業水平下使用C70 衍生物至少在目前階段經濟上不可行，考慮到C70 衍生物與C60 衍生物相比約10倍更高的價格。此外，已報導電子接受體材料之一些摻合物由於電子陷阱之存在而顯著降低性能(Lenes等人，Adv. Funct. Mater. 2009 ,19 , 3002-3007；Cowan等人，Adv. Funct. Mater. 2011 ,21 , 3083-3092；各者以全文引用的方式併入本文中)。經摻合接受體之官能化之差異可導致不同電子結構，特定言之LUMO能級，創造電子陷阱及降低整體性能。官能化之差異可導致非所需形態學，其可降低裝置之穩定性。官能化之差異可使非所需形態學未經改良使得維持裝置之令人失望的穩定性。使用摻合物之具有增加穩定性之表現良好的裝置係令人意外的。
本文中描述有機光伏打裝置、其製造方法及用途。該等裝置包含富勒烯衍生物作為電子接受體材料。
於本發明之一個態樣中，電子接受體材料之摻合物係用於基於本體異質接面(BHJ)之裝置中，其中至少兩種電子接受體為不同類型之富勒烯衍生物(即具有不同加合基團)。使用兩種組分之適宜比率之摻合物不僅導致與利用相同的低帶隙電子供體聚合物及純[60]PCBM或[70] PCBM作為電子接受體材料之BHJ相似之初始PCE。此摻合物亦允許在光浸潤(light soaking)條件下顯著增加之穩定性，其為有機光伏打(OPV)裝置所需。
在過去，純富勒烯或富勒烯衍生物之組合物對於OPV應用係較佳的。C60 及C70 富勒烯具有不同電子結構，包括不同LUMO能級(Yang等人，J. Am. Chem. Soc. 1995 ,117 , 7801-7804；其全文係以引用的方式併入本文中)。類似地，不同類型之富勒烯衍生物具有不同電子結構。富勒烯摻合物係非所需，因為此等不同電子結構導致能量阱，其陷獲電子且有助於電子電洞對之重組。電子電洞對之重組限制短路電流。此外，富勒烯衍生物之摻合物增加聚合物-接受體摻合物之混亂，其可另外減少電子遷移率及能量轉換效率。出人意料地，具有適宜比率之不同類型富勒烯衍生物之摻合物可具有類似於或大於純富勒烯組合物之初始PCE，同時亦具有增加之穩定性。富勒烯衍生物
富勒烯衍生物包括例如亞甲基富勒烯、Prato富勒烯衍生物、Bingel富勒烯衍生物、二唑啉富勒烯衍生物、氮雜富勒類(azafulleroid)、酮內醯胺及狄耳士-阿德爾富勒烯衍生物。富勒烯衍生物可具有一或多個官能基。在多個官能基化(通常2或3個)之情況下，該等官能基可相同或不同。富勒烯衍生物揭示於例如國際專利公開案WO 2015/ 192942、美國專利公開案第2013/0306944號、美國專利公開案第2017/ 0294585號、美國專利第8,435,713號及美國專利第9,527,797號(各以全文引用的方式併入本文中)中。其他富勒烯衍生物包括內嵌(endohedral)富勒烯衍生物及開籠(open cage)富勒烯。實例述於(但不限於彼等) Ross等人(Nature Materials 2009 ,8 , 208-212，endohedrals)及Chen等人(Adv. Energy Mater. 2011 ,1 , 776-780，open cage fullerenes)，各以全文引用的方式併入本文中。
亞甲基富勒烯具有通式
Figure 02_image009
其中A為富勒烯；X及Y獨立地為經由重氮烷烴加成鍵結之芳基、烷基或其他基團；且n為1與6之間之整數。於一些實施例中，X及Y獨立地為芳基或烷基；且n為1與4之間之整數。於一些實施例中，X及Y獨立地為芳基或烷基；且n為1或2。於一些實施例中，X及Y獨立地為芳基或烷基；且n為1。亞甲基富勒烯之非限制性實例包括苯基-C61-丁酸-甲酯([60]PCBM)、噻吩基-C61-丁酸-甲酯([60]ThCBM)、[70]PCBM、苯基-C61-丁酸-己酯([60]PCBC6 )、苯基-C71-丁酸-己酯([70]PCBC6 )及其他[6,6]-苯基C61 丁酸或[6,6]-苯基C71 丁酸衍生物(C60 -PCBX或C70 -PCBX)。亞甲基富勒烯可例如如美國專利第8,435,713號及美國專利公開案第2005/0239717號(各者係以全文引用的方式併入本文中)中所述製備。亞甲基富勒烯經常與聚合物摻合以用作OPV裝置中之電子接受體。[60]PCBM及[70]PCBM之摻合物可如美國專利公開案第2017/0294585號(各者係以全文引用的方式併入本文中)中所述製備。C70 -PCBX可如美國專利公開案第2017/0267628號(其全文係以引用的方式併入本文中)中所述製備。
於一些實施例中，該亞甲基富勒烯為
Figure 02_image011
或
Figure 02_image013
。
於一些實施例中，該亞甲基富勒烯為
Figure 02_image015
。
於一些實施例中，該亞甲基富勒烯為
Figure 02_image017
。
Prato衍生物具有通式
Figure 02_image019
其中A為富勒烯；R1 為視情況經取代之芳基或芳烷基；且R2 、R3 、R4 及R5 獨立地為視情況經取代之烷基、視情況經取代之環烷基、視情況經取代之雜烷基、視情況經取代之雜環烷基、視情況經取代之烯基或視情況經取代之芳烷基。於一些實施例中，R1 為視情況經取代之芳基或芳烷基；且R2 、R3 、R4 及R5 獨立地為視情況經取代之烷基、視情況經取代之環烷基、視情況經取代之雜烷基、視情況經取代之雜環烷基或視情況經取代之芳烷基。於一些實施例中，R1 為芳基或芳烷基；且R2 、R3 、R4 及R5 獨立地為烷基、環烷基、雜烷基、雜環烷基或芳烷基。Prato衍生物包括2-氮雜-亞丙基-(Cn +2N)。Prato富勒烯衍生物可由C60 或C70 形成。
Bingel衍生物(亞甲基富勒烯之子類)具有通式
Figure 02_image021
其中A為富勒烯；X為拉電子基團；Y為氫、芳基、經取代之芳基、烷基、經取代之烷基；且z為1與6之間之整數。拉電子基團之非限制性實例包括酯、腈、硝基、氰基、酮、二烷基磷酸酯、經取代之吡啶、三烷基矽基乙炔或經三取代之矽基。於一些實施例中，z為1與4之間之整數。於一些實施例中，z為1或2。
二唑啉衍生物具有通式
Figure 02_image023
其中A為富勒烯；R6 及R7 獨立地為芳基。
氮雜富勒類衍生物具有通式
Figure 02_image025
其中A為富勒類；R9 為烷基、芳基、經取代之芳基或SO2 -R8 ，其中R8 為烷基、芳基或經取代之芳基。
狄耳士-阿德爾衍生物具有通式
Figure 02_image027
或
Figure 02_image029
其中A為富勒烯；R10 及R11 獨立地為H、烷基、烷氧基、-OC(O)R12 、芳基、經取代之烷基、經取代之芳基、雜芳基或經取代之雜芳基；R12 獨立地為烷基、烷氧基、芳基、經取代之烷基、經取代之芳基、雜芳基或經取代之雜芳基；X為O、烷基、經取代之烷基、芳基、經取代之芳基、雜芳基或經取代之雜芳基；Y為芳基、經取代之芳基、雜芳基、經取代之雜芳基、伸乙烯基或經取代之伸乙烯基；且n為1至20之整數。狄耳士-阿德爾衍生物之非限制性實例包括茚加合物、2-甲氧基茚-C60、其他經烷氧基取代之茚及鄰醌二甲烷-C60 及C70 加合物、α-取代之鄰醌二甲烷加合物、C60 或C70 之3-(1-茚基)丙酸加合物之酯、雙茚-及雙鄰醌二甲烷-C60 及C70 加合物。
於一些實施例中，該狄耳士-阿德爾衍生物為
Figure 02_image031
、
Figure 02_image033
、或3-(1-茚基)丙酸之酯。
Figure 02_image035
於一些實施例中，該狄耳士-阿德爾衍生物為
Figure 02_image037
或
Figure 02_image039
。
於一些實施例中，該狄耳士-阿德爾衍生物為
Figure 02_image037
。
於一些實施例中，該狄耳士-阿德爾衍生物為
Figure 02_image039
。富勒烯摻合物
至少兩種富勒烯衍生物之摻合物可包含兩種或更多種C60 衍生物、兩種或更多種C70 衍生物或至少一種C60 衍生物及至少一種C70 衍生物。
至少兩種富勒烯衍生物之摻合物可包含兩種或更多種不同類型之富勒烯衍生物。於一些實施例中，各類型之富勒烯衍生物包含不同類型之富勒烯衍生物。
至少兩種富勒烯衍生物之摻合物可另外包含非富勒烯接受體材料。非富勒烯接受體之非限制性實例包括側接苯并噻二唑及繞丹寧基團之引達省并二噻吩核(IDTBR)、IDTBR之茚并茀類似物(IDFBR)、(5Z,50Z)-5,50-{(9,9-二辛基-9H-茀-2,7-二基)雙[2,1,3-苯并噻二唑-7,4-二基(Z)亞甲基]}雙(3-乙基-2-側硫基-1,3-噻唑啶-4-酮) (FBR)、正辛基引達省并二噻吩(O-IDTBR)、2-乙基己基引達省并二噻吩(EH-IDTBR)或量子點(例如，Liu等人，Adv. Mater. 2013,25 , 5772-5778；Holliday等人，Nature Communications 第7卷，文章編號：11585 (2016)；Baran等人，Nature Materials, 2017, 16, 363-369；各者係以全文引用的方式併入本文中)。
兩種富勒烯衍生物之摻合物可具有約97:3、95:5、90:10、85:15、80:20、75:25、70:30、60:40之比率或中間任何比率。
富勒烯衍生物之摻合物可藉由添加呈粉末形式之各富勒烯衍生物至使用例如甲苯、鄰二甲苯、鄰二氯苯、溶劑及添加劑(諸如但不限於1,8-辛二硫醇)之摻合物之溶液中來形成。
然後可自溶液沉積摻合物。可將該溶液添加至抗溶劑中以幫助摻合物沉澱。可將沉澱之摻合物過濾，並於烘箱，或真空，或烘箱及真空之組合中乾燥。其他方法將為熟習此項技術者顯而易知。
於一些實施例中，該摻合物包含亞甲基富勒烯及狄耳士-阿德爾衍生物。亞甲基富勒烯可為C60 基或C70 基。於一些實施例中，該亞甲基富勒烯可為PCBM。該狄耳士-阿德爾衍生物可包括在α-位置經取代之茚加合物。
於一些實施例中，該摻合物包含介於約97:3與60:40比率之間之亞甲基富勒烯:狄耳士-阿德爾衍生物。於一些實施例中，該摻合物包含介於約97:3與60:40比率之間之狄耳士-阿德爾:亞甲基富勒烯衍生物。於一些實施例中，該摻合物包含約95:5、90:10、85:15、80:20、75:25、70:30或60:40比率之亞甲基富勒烯:狄耳士-阿德爾衍生物。於一些實施例中，該摻合物包含約95:5、90:10、85:15、80:20、75:25、70:30或60:40比率之狄耳士-阿德爾:亞甲基富勒烯衍生物。於一些實施例中，該摻合物包含約90:10或85:15比率之亞甲基富勒烯:狄耳士-阿德爾衍生物。於一些實施例中，該摻合物包含約90:10或85:15比率之狄耳士-阿德爾:亞甲基富勒烯衍生物。
於一些實施例中，該摻合物包含[60]PCBM及C60 -茚加合物(包括在α-位置或其他位置具有官能基之茚加合物)。於一些實施例中，該摻合物包含約95% [60]PCBM及約5% C60 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約90% [60]PCBM及約10% C60 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約85% [60]PCBM及約15% C60 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約5% [60]PCBM及約95% C60 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約10% [60]PCBM及約90% C60 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約15% [60]PCBM及約85% C60 -茚加合物。
於一些實施例中，該摻合物包含[60]PCBM及C70 -茚加合物(包括在α-位置或其他位置處具有官能基之茚加合物)。於一些實施例中，該摻合物包含約95% [60]PCBM及約5% C70 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約90% [60]PCBM及約10% C70 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約85% [60]PCBM及約15% C70 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約5% [60]PCBM及約95% C70 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約10% [60]PCBM及約90% C70 -茚加合物。於一些實施例中，該摻合物包含約15% [60]PCBM及約85% C70 -茚加合物。
於一些實施例中，該摻合物包含約90% [60]PCBM及約10%
Figure 02_image042
。
於一些實施例中，該摻合物包含約10% [60]PCBM及約90%
Figure 02_image044
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於一些實施例中，該摻合物包含約15% [60]PCBM及約85%
Figure 02_image046
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於一些實施例中，該摻合物包含約85% [60]PCBM及約15%
Figure 02_image048
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於一些實施例中，該摻合物包含約90% [60]PCBM及約10%
Figure 02_image050
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於一些實施例中，該摻合物包含約10% [60]PCBM及約90%
Figure 02_image052
。
於一些實施例中，該摻合物包含約15% [60]PCBM及約85%
Figure 02_image054
。
於一些實施例中，該摻合物包含約85% [60]PCBM及約15%
Figure 02_image056
。量測性能
具有適宜比率之兩種或更多種富勒烯衍生物之摻合物可獲得類似於或超出OPV裝置技術之目前水平之功率轉換效率。功率轉換效率為裝置將光子轉換成電之效率的量度。
裝置之穩定性藉由照射該裝置及在光輻照條件下量測隨時間之性能來測定。性能可基於PCE定量。可在各種條件(包括溫度、濕度及光強度)下量測穩定性，取決於裝置進行操作所處的條件。穩定性可藉由連續量測性能或藉由在使用期之前及之後量測性能來測定。有機光伏打裝置
允許使用便宜，高速，大規模輥對輥製造方法，有機光伏打裝置(OPV)具有變成用於發電之重要技術之重大機會。
OPV裝置(亦稱作聚合物-太陽能電池(PSC)或聚合物-富勒烯複合太陽能電池)係輕量且可係可撓的，打開一系列新穎應用(包括大面積可彎曲裝置)之可能性。
不希望局限於理論，除了調整用於光收穫、載流子生成、傳輸及收集之材料之光及電性質外，活性層之奈米級形態學之控制為增加實驗室中之功率轉換效率(PCE)及特定言之，大面積裝置之功率轉換效率之路徑的另一重要因素。特定言之，奈米級形態學可為OPV之最佳化之重要因素。
本體異質接面OPV為特定類別之OPV裝置，其中形成電子供體材料(大多數但是非所有情況下，為聚合物)與電子接受材料之間之奈米級形態學。OPV裝置於其活性層中包含與電子接受體(諸如富勒烯或其衍生物)摻合之電子供體(例如，聚(3-己基噻吩) (P3HT))。當富勒烯衍生物之摻合物與電子供體聚合物組合時，富勒烯-聚合物摻合物之形態學取決於該等衍生物及富勒烯衍生物摻合物之比率。同樣，已報導電子供體材料之摻合物之用途(例如，Lin等人，Synthetic Metals 2014 ,192 , 113-118；其全文係以引用的方式併入本文中)。
該等裝置可例如經由不同層(諸如電極、電子傳輸層等)之液體沉積來製備。活性層包含電子接受體及電子供體。
另外適宜電子供體材料包括半導體聚合物，諸如聚(3-己基噻吩)、(聚[2-(3,7-二甲基辛氧基)-5-甲氧基]-對伸苯基伸乙烯基) (MDMO-PPV)、咔唑基共聚物、環戊二噻吩基共聚物、二酮吡咯并吡咯(DPP)基共聚物及小分子，包括一些液晶(例如，官能化六苯并蔻)、稠五苯衍生物、寡噻吩、三苯胺、官能化蒽二噻吩及許多傳統低分子量著色劑，例如來自噻吩-及吲哚啉系列。製備富勒烯之一般 程 序
向容器中添加富勒烯衍生物及視情況以特定比率之其他化合物以製備所需摻合物。添加適用於溶解摻合物之組分材料(較佳地完全溶解)之類型及體積之溶劑。於一些實施例中，視情況且無限制地，可藉由時間、加熱、超音波處理、攪拌、旋轉、攪動及/或使用過量溶劑之任何組合來有助於溶解度。於一些實施例中，一旦材料溶解，較佳地完全溶解，可視情況移除一些溶劑以達成所需濃度。於一些實施例中，然後藉由一些方法，包括(但不限於)進一步濃縮及/或添加抗溶劑或添加至抗溶劑將溶劑化之摻合物沉澱。於一些實施例中，期望沉澱完全且均勻使得整個產品中組分材料之比率係約均勻且一致。於一些實施例中，然後將沉澱之材料過濾，用抗溶劑沖洗及允許以使用真空、加熱及/或時間之一些組合之步驟之任何數目、順序或組合乾燥。於一些實施例中，可使用包括但不限於過篩之技術以達成產品之所需外觀及/或一致性。材料之乾燥度可藉由熱重分析(TGA)證實。一旦材料係乾燥，產率就可藉由質量證實。整個固體之組分比率、純度及一致性水平可藉由各種表徵方法(包括高效液相層析法(HPLC)分析)證實。實例
現將於下列非限制性實例中描述某些實施例。製備摻合物 I
使用
Figure 02_image058
及
Figure 02_image060
製備摻合物I。
將等於摻合物之總所需質量之十分之九的[60]PCBM質量及等於摻合物之總所需質量之十分之一的狄耳士-阿德爾加合物質量添加至足夠大旋轉蒸發器(rotovap)燒瓶中以達成18 g/L總富勒烯含於溶劑中。將燒瓶固定在旋轉蒸發器上。經由注入線及負壓添加鄰二甲苯以達成18 g/L之固體含於溶劑中。將內容物在約200托(torr)下於50℃水浴中攪拌30至60分鐘直至固體完全溶解。降低壓力以蒸發鄰二甲苯直至濃度為100 g/L。較佳地不超過100 g/L。將含於鄰二甲苯中之富勒烯溶液緩慢倒入甲醇中以完全沉澱富勒烯加合物。將混合物通過393 Sartorius等級濾紙(1至2微米)真空過濾。將固體用甲醇沖洗以推動所有鄰二甲苯濾過至濾液。將過濾之固體在真空下乾燥，較佳地在70℃下持續12或更多個小時。將固體自烘箱移除，較佳地在不超過50℃下，將固體過篩，及將摻合物在50℃及高真空下繼續乾燥另一或更多個小時。將固體在烘箱移除。所獲得之固體之產率係定量的。記錄基於HPLC分析之純度及組分比率及藉由TGA分析固體以測定殘餘溶劑含量。製備摻合物 II
使用
Figure 02_image062
及
Figure 02_image064
製備摻合物II。
將等於摻合物之總所需質量之十分之九的[60]PCBM質量及等於摻合物之總所需質量之十分之一的狄耳士-阿德爾加合物質量添加至足夠大旋轉蒸發器燒瓶中以達成18 g/L總富勒烯含於溶劑中。將燒瓶固定在旋轉蒸發器上。經由注入線及負壓添加鄰二甲苯以達成18 g/L之固體含於溶劑中。將內容物在約200托下於50℃水浴中攪拌30至60分鐘直至固體完全溶解。降低壓力以蒸發鄰二甲苯直至濃度為100 g/L。較佳地不超過100 g/L。將含於鄰二甲苯中之富勒烯溶液緩慢倒入甲醇中以完全沉澱富勒烯加合物。將混合物通過393 Sartorius等級濾紙(1至2微米)真空過濾。將固體用甲醇沖洗以推動所有鄰二甲苯濾過至濾液。將過濾之固體在真空下乾燥，較佳地在70℃下持續12或更多個小時。將固體自烘箱移除，較佳地在不超過50℃下，將固體過篩，及將摻合物在50℃及高真空下繼續另外12或更多個小時。將固體在烘箱移除。所獲得之固體之產率係定量的。記錄基於HPLC分析之純度及組分比率及藉由TGA分析固體以測定殘餘溶劑含量。於活性層中使用摻合物 I 或摻合物 II 與供體 PV2001 製備裝置
使用如圖1中所示之倒置架構製備具有PV2001作為供體材料及摻合物I、摻合物II或[60]PCBM作為接受體材料之裝置。將經氧化銦錫(ITO) (102)預塗覆之玻璃基板(101) (25 mm x 25 mm，標準佈局，0.1 cm²，在各基板上產生6個太陽能電池)藉由用柔軟紙巾及甲苯擦拭來預清潔。隨後，將該等玻璃基板於超音波浴中首先用丙酮及然後用IPA進一步清洗，各自持續5分鐘。將含於IPA中之ZnO溶液藉由刮刀塗佈(doctor blading)接著在120℃下在空氣下退火4分鐘沉積，以形成ZnO氧化層(103)。活性層(104)包含PV2001作為供體及[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體。在製備活性層墨水中，在氮氣下，將13.5 mg PV2001(購自Raynergy Tek, Hsinchu，臺灣)及19.5 mg [60]PCBM、摻合物I或摻合物II在120℃之溫度下及在攪拌至少8小時下溶解於1 mL鄰二甲苯中，導致藉由分光光度計量測之在PV2001之最大吸收峰下之0.7至0.8的光密度，之後在環境條件下藉由刮刀塗佈沉積在ZnO氧化層(103)之頂部上。隨後，將聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT-PSS，HTL 388) (105)沉積作為電洞傳輸層，再次藉由刮刀塗佈，接著於手套箱中在140℃下退火4分鐘。最後，將銀奈米線(106)自水溶液沉積出作為頂部電極。於活性層中使用摻合物 I 或摻合物 II 與供體 PCE-11 製備裝置
使用如圖2中所示之倒置架構製備具有PCE-11作為供體材料及摻合物I、摻合物II或[60]PCBM作為接受體材料之裝置。將經氧化銦錫(ITO) (202)預塗覆之玻璃基板(201) (25 mm x 25 mm，標準佈局，0.1 cm²，在各基板上產生6個太陽能電池)藉由用柔軟紙巾及甲苯擦拭來預清潔。隨後，將該等玻璃基板於超音波浴中首先用丙酮及然後用IPA進一步清洗，各自持續5分鐘。將ZnO溶液藉由刮刀塗佈接著在120℃下在空氣下退火4分鐘沉積以形成ZnO氧化層。活性層(207)包含PCE-11作為供體及[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體。在製備活性層墨水中，在氮氣下，將13.5 mg PCE-11 (PffBT4T-2OD，購自1-Material Inc, Dorval, Quebec，加拿大)及19.5 mg [60]PCBM、摻合物I或摻合物II在120℃之溫度下及在攪拌至少8小時下溶解於1 mL鄰二甲苯中，導致藉由分光光度計量測之在PCE-11之最大吸收峰下之0.7至0.8的光密度，之後在環境條件下藉由刮刀塗佈沉積在ZnO氧化層(203)之頂部上。隨後，將10 nm MoOx (208)藉由蒸發沉積作為電洞傳輸層。最後，將100 nm銀(209)藉由蒸發沉積作為頂部電極。穩定性量測
藉由在120℃下在環境空氣下(無光)熱氧化來評估於活性層中具有PV 2001或PCE-11二者之裝置之熱穩定性。出於此目的，已於氮氣中在1太陽下量測最終電池。隨後，將電池於空氣中在120℃下在黑暗氛圍中退火。定期量測該等電池之性能作為退火時間之函數。於各量測後，將該等電池放回烘箱中以繼續退火程序。將-1至1.5 V之電勢施加於該裝置，同時照射該裝置並量測電流。自所得電流-電壓(I-V)曲線提取功率轉換效率、填充因子、短路電流、開路電壓及光注入數據。使用PV2001作為供體材料之裝置之功率轉換效率(PCE，%)、填充因子(FF，%)、短路電流(Jsc ，mA/cm2 )及開路電壓(Voc ，V)已在太陽能裝置試驗站(「太陽能模擬器」)上量測及示於圖3A至3D中，而來自使用PCE-11作為供體材料之裝置之對應數據於圖4A至4D中提供。
針對兩種研究之供體材料PV 2001及PCE-11，已觀察到摻合物I及II相較於使用[60]PCBM增加之熱穩定性。針對本文中所研究之所有材料系統觀察到的性能隨時間降低，但是該降低使用摻合物I或摻合物II則明顯不顯著，其主要藉由圖3C及圖4C中所示之短路電流(J)之減少驅動。此改良之熱穩定性具有重要商業意義，特定言之於有限持續時間之退火處理步驟之應用中，例如，於需要裝置積體之情況下。
此外，在1太陽強度下的接近太陽光(無UV)之LED-光暴露下在惰性氣體及65℃之控制溫度下進行壽命量測。使用PCE-11作為供體材料，針對[60[PCBM、摻合物I及摻合物II歸一化至初始量測之功率轉換效率(PCE)歷時650小時之持續時間的演變示於圖5中。摻合物I及摻合物II均顯示相較於作為接受體材料之[60]PCBM之增強之長期穩定性的證據。預期光暴露之持續顯示甚至更突出的差異。
一般技術者自閱讀本發明當明白，本發明之另外實施例可以除了以上特定揭示之彼等外之形式呈現。因此，認為上述特定實施例為說明性且非限制性。熟習此項技術者將知曉或使用至多常規實驗能確定本文中所述特定實施例之許多等效物。雖然已於上述說明性實施例中描述及說明本發明，但是應瞭解，僅經由實例提供本發明，及可在不背離本發明之精神及範圍下作出實施本發明之細節中之許多變化，本發明之精神及範圍僅受下列申請專利範圍限制。所揭示實施例之特徵可於本發明之範圍及精神內以各種方式組合及重排。本發明之範圍係如隨附申請專利範圍及其等效物中所述，而非受限於先前描述中含有之實例。
101:玻璃基板 102:氧化銦錫 103:ZnO氧化層 104:活性層 105:聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸酯 106:銀奈米線 201:玻璃基板 202:氧化銦錫 203:ZnO氧化層 207:活性層 208:MoOx 209:蒸鍍銀
圖 1 為於活性層中使用PV2001作為供體材料及[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之裝置之裝置架構的示例性示意圖。
圖 2 為於活性層中使用PCE-11作為供體材料及[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之裝置之裝置架構的示例性示意圖。
圖 3A 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PV2001:接受體/PEDOT:PSS/銀奈米線(AgNW)裝置之功率轉換效率(PCE，%)的圖。
圖 3B 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PV2001:接受體/PEDOT:PSS/銀奈米線(AgNW)裝置之填充因子(FF，%)的圖。
圖 3C 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PV2001:接受體/PEDOT:PSS/銀奈米線(AgNW)裝置之短路電流(Jsc ，mA/cm2 )的圖。
圖 3D 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PV2001:接受體/PEDOT:PSS/銀奈米線(AgNW)裝置之開路電壓(Voc ，V)的圖。
圖 3E 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PV2001:接受體/PEDOT:PSS/銀奈米線(AgNW)裝置之在1.2 V下之光注入(mA/cm2 )的圖。
圖 4A 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PCE-11:接受體/蒸鍍MoOx /蒸鍍銀(Ag)裝置之功率轉換效率(PCE，%)的圖。
圖 4B 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PCE-11:接受體/蒸鍍MoOx /蒸鍍銀(Ag)裝置之填充因子(FF，%)的圖。
圖 4C 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PCE-11:接受體/蒸鍍MoOx /蒸鍍銀(Ag)裝置之短路電流(Jsc ，mA/cm2 )的圖。
圖 4D 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PCE-11:接受體/蒸鍍MoOx /蒸鍍銀(Ag)裝置之開路電壓(Voc ，V)的圖。
圖 4E 為作為退火時間(於空氣中在120℃下)之函數之使用[60]PCBM、摻合物I或摻合物II作為接受體材料之ITO/ZnO/PCE-11:接受體/蒸鍍MoOx /蒸鍍銀(Ag)裝置之在1.2 V下之光注入(mA/cm2 )的圖。
圖 5 為具有三種接受體材料[60]PCBM、摻合物I及摻合物II之PCE-11在利用1太陽LED光之恆定照明下在65℃下及在短路條件下隨時間之歸一化功率轉換效率(PCE)的圖。
Figure 108146246-A0101-11-0002-1
101:玻璃基板
102:氧化銦錫
103:ZnO氧化層
104:活性層
105:聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸酯
106:銀奈米線

Claims (32)

  1. 一種組合物，其包含 第一富勒烯衍生物；及 第二富勒烯衍生物； 其中該第一富勒烯衍生物及第二富勒烯衍生物係不同類型；且 其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約60:40之間。
  2. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯(methanofullerene)。
  3. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯為狄耳士-阿德爾(Diels-Alder)加合物。
  4. 如請求項1之組合物，其中該第二富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾加合物。
  5. 如請求項1之組合物，其中該第二富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯。
  6. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾加合物且該第二富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯。
  7. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為亞甲基富勒烯且該第二富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾加合物。
  8. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為C60 基富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C70 基富勒烯衍生物。
  9. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為C70 基富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C60 基富勒烯衍生物。
  10. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C60 基富勒烯衍生物。
  11. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物及該第二富勒烯衍生物為C70 基富勒烯衍生物。
  12. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約70:30之間。
  13. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約95:5與約70:30之間。
  14. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約92:8與約70:30之間。
  15. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為介於約97:3與約75:25之間。
  16. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約95:5。
  17. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約90:10。
  18. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約85:15。
  19. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該第一富勒烯衍生物與該第二富勒烯衍生物之比率為約75:25。
  20. 如請求項1至11中任一項之組合物，其進一步包含第三富勒烯衍生物。
  21. 如請求項1至11中任一項之組合物，其進一步包含非富勒烯接受體。
  22. 如請求項1至11及21中任一項之組合物，其進一步包含量子點。
  23. 如請求項1至11中任一項之組合物，其中該亞甲基富勒烯係選自由以下組成之群：苯基-C61-丁酸-甲酯([60]PCBM)、噻吩基-C61-丁酸-甲酯([60]ThCBM)、[70]PCBM、苯基-C61-丁酸-己酯([60]PCBC6 )、苯基-C71-丁酸-己酯([70]PCBC6 )，及其他[6,6]-苯基C61 丁酸或[6,6]-苯基C71 丁酸衍生物。
  24. 如請求項1至11之組合物，其中該狄耳士-阿德爾加合物係選自由以下組成之群：視情況經取代之茚、正己酯、α-經取代之鄰醌二甲烷(quinodimethane)，及3-(1-茚基)丙酸之酯。
  25. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為[60]PCBM或[70]PCBM，及該第二富勒烯衍生物為狄耳士-阿德爾茚-加合物、α-經取代之鄰醌二甲烷加合物，或3-(1-茚基)丙酸之酯。
  26. 如請求項1之組合物，其中該第一富勒烯衍生物為[60]PCBM，及該第二富勒烯衍生物為
    Figure 03_image003
    或
    Figure 03_image005
    。
  27. 如請求項1至11中任一項之組合物，其進一步包含半導體聚合物。
  28. 如請求項27之組合物，其中該半導體聚合物係選自由以下組成之群：聚(3-己基噻吩)、(聚[2-(3,7-二甲基辛氧基)-5-甲氧基]-對伸苯基伸乙烯基) (MDMO-PPV)、咔唑基共聚物、二酮吡咯并吡咯(DPP)基共聚物、環戊二噻吩基共聚物，及小分子，包括一些液晶(例如官能化六苯并蔻)、稠五苯(pentacene)衍生物、寡噻吩、三苯胺、官能化蒽二噻吩，及許多傳統低分子量著色劑，例如來自噻吩及吲哚啉系列。
  29. 一種OPV裝置，其包含如請求項1至28中任一項之組合物。
  30. 如請求項29之OPV裝置，其中該裝置相對於不包含兩種富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之熱穩定性。
  31. 如請求項29之OPV裝置，其中當在空氣下加熱至120℃時，該裝置相對於不包含兩種富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之熱穩定性。
  32. 如請求項29之OPV裝置，其中當遭受1太陽強度照射時，該裝置相對於不包含兩種富勒烯衍生物之OPV裝置具有增加之穩定性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6995279B2 (ja) * 2019-04-24 2022-02-04 昭和電工株式会社 潤滑油組成物、その製造方法及び真空装置
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Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4301458A1 (de) * 1993-01-20 1994-07-21 Hoechst Ag Thermisch stabile Fullerenderivate und Verfahren zu Ihrer Herstellung
EP1447860A1 (en) 2003-02-17 2004-08-18 Rijksuniversiteit Groningen Organic material photodiode
CA2550143C (en) 2003-12-15 2014-10-28 Nano-C, Inc. C84 fullerenes and derivatives thereof as radical scavengers
WO2008018931A2 (en) 2006-06-13 2008-02-14 Plextronics, Inc. Organic photovoltaic devices comprising fullerenes and derivatives thereof
ES2524253T3 (es) 2006-07-06 2014-12-04 Solenne B.V. I.O. Mezclas de derivados de fullereno y usos de las mismas en dispositivos electrónicos
JP5581212B2 (ja) * 2007-09-21 2014-08-27 ソレンネ ベーヴェー フラーレン多付加体組成物
JP5511250B2 (ja) * 2009-07-24 2014-06-04 地方独立行政法人 大阪市立工業研究所 メタノフラーレン誘導体及びそれを用いた光電変換素子
JP2013128001A (ja) * 2011-12-16 2013-06-27 Mitsubishi Chemicals Corp 光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュール
JP5910308B2 (ja) * 2012-05-22 2016-04-27 三菱商事株式会社 フラーレン類の製造方法
US9502658B2 (en) 2013-04-22 2016-11-22 Nano-C, Inc. Fullerene derivatives and related materials, methods, and devices
CN106458808B (zh) 2014-06-17 2021-04-20 天光材料科技股份有限公司 富勒烯衍生物
KR20170047370A (ko) * 2014-09-01 2017-05-04 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전자 장치에 사용하기 위한 풀러렌 혼합물
US9985231B2 (en) 2015-02-25 2018-05-29 Nutech Ventures, Inc. Compositionally graded bulk heterojunction devices and methods of manufacturing the same
US10081591B2 (en) 2016-03-17 2018-09-25 Nano-C, Inc. Isomer selective synthesis of methanofullerenes
US9527797B1 (en) 2016-03-17 2016-12-27 Nano-C, Inc. Isomer-selective synthesis of methanofullerenes
JP6880726B2 (ja) * 2016-12-27 2021-06-02 株式会社リコー 光電変換素子
CN110291418B (zh) * 2017-02-08 2024-01-26 特里纳米克斯股份有限公司 用于至少一个对象的光学检测的检测器
WO2020131887A1 (en) 2018-12-17 2020-06-25 Nano-C, Inc. Fullerene derivative blends, methods of making and uses thereof

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