TWI473761B - 包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置及製造富勒烯衍生物之改良方法 - Google Patents

包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置及製造富勒烯衍生物之改良方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI473761B
TWI473761B TW097149955A TW97149955A TWI473761B TW I473761 B TWI473761 B TW I473761B TW 097149955 A TW097149955 A TW 097149955A TW 97149955 A TW97149955 A TW 97149955A TW I473761 B TWI473761 B TW I473761B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
fullerene
substituted
reaction
hydrazine
group
Prior art date
Application number
TW097149955A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200948711A (en
Inventor
賴德 達林
瑞特 漢尼
維珍斯 維塔爾
史考特 勞倫斯Ｔ
拉達 湯瑪斯Ａ
Original Assignee
索爾維美國有限公司
奈米-Ｃ有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 索爾維美國有限公司, 奈米-Ｃ有限公司 filed Critical 索爾維美國有限公司
Publication of TW200948711A publication Critical patent/TW200948711A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI473761B publication Critical patent/TWI473761B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/152—Fullerenes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/152—Fullerenes
    • C01B32/156—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/01—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
    • H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/322—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
    • C08G2261/3223—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • C08G2261/91—Photovoltaic applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置及製造富勒烯衍生物之改良方法
本申請案主張Laird等人之2007年12月21日申請之美國臨時申請案第61/016,420號之優先權，該臨時申請案係以其全文引用的方式併入本文中。
存在提供用於有機光伏打(OPV)裝置之較好材料及方法之需要。此部分係由當前高燃料價格及不穩定燃料供給所推動。OPV裝置可對較老矽裝置提供改良。例如參看Perlin,John「The Silicon Solar Cell Turns 50」NREL 2004;亦參看Dennler等人，「Flexible Conjugated Polymer-Based Plastic Solar Cells:From Basics to Applications」，IEEE會報 ，第93卷，第8期，2005年8月，1429-1439。全球性氣候變化亦為激發因素。儘管已知導電聚合物或共軛聚合物(例如包括聚噻吩)可與C60 富勒烯組合以在OPV裝置中提供適用活性材料，但仍需要改良裝置效率及其他重要PV參數。詳言之，因為區位規則聚噻吩之可應用於太陽電池應用之新穎形態的奈米級形態，所以區位規則聚噻吩具有特定重要性。
本文中尤其提供組合物、混合物、裝置、製造方法及使用方法。
舉例而言，一實施例提供一種方法，其包含：使至少一種富勒烯與茚、至少一種經取代茚或其組合實質上在不存在任何除茚或經取代茚外之溶劑的情況下反應。
另一實施例提供一種方法，其包含：使茚、經取代茚或其組合與至少一種富勒烯在最豐反應產物為雙衍生物、參衍生物、四衍生物、五衍生物或六衍生物之反應條件下反應。
另一實施例提供一種方法，其包含：使至少一種C60 富勒烯與茚在實質上不存在任何除茚外之溶劑的情況下反應。
另一實施例提供一種組合物，其包含至少一種以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物，及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
另一實施例提供一種方法，其包含：使至少一種富勒烯與茚、至少一種經取代茚或其組合在至少一種額外溶劑存在下反應，其中茚、經取代茚或其組合之體積量大於額外溶劑之體積量。
在另一實例中，本文中提供包含混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中n型材料包含以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物，及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
另一實施例提供包含混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中n型材料包含至少一種富勒烯衍生物，該至少一種富勒烯衍生物包含至少一個[6,6]富勒烯鍵結位點，其中[6,6]鍵結位點之兩個碳原子均與基團R共價鍵結。
另一實施例提供包含混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中該n型材料包含富勒烯衍生物，該富勒烯衍生物包含至少一種藉由[4+2]環加成與至少一個衍生部分共價鍵結之富勒烯。
另一實施例提供一種光伏打裝置，其包含至少一個陽極、至少一個陰極及至少一個活性層，其中該活性層包含含有混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中該n型材料包含以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物：及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
另一實施例包含一種製造包含混合物之組合物的方法，其包含：(i)提供至少一種p型材料，(ii)提供至少一種n型材料，其中該n型材料包含以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物：及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
(iii)組合p型與n型材料以形成混合物，其中混合物另外包含至少一種溶劑。
在一或多個實施例中，優勢包括(例如)大體上較好之光伏打效率、與相對於特定應用可調諧之多種活性層系統之通用性、改良之裝置壽命及改良之材料及裝置可加工性。描述製造富勒烯衍生物之更好、更商業誘人之方法。
 介紹及定義
2006年6月13日申請之美國臨時申請案第60/812,961號、2007年12月21日申請之美國臨時申請案第61/016,420號，及美國正規申請案第11/743,587號各自係以其全文引用的方式併入本文中。
「視情況經取代」基團係指可經額外官能基取代或未經取代之官能基。當基團未經額外基團取代時可以基團名稱提及，例如烷基或芳基。當基團係經額外官能基取代時，較一般可將其稱為經取代烷基或經取代芳基。
「碳環」係指形成環之碳原子之環狀排列，例如苯或環己烷。碳環包括環烷基及芳基。術語「環烷基」係指3至20個碳原子之環狀烷基，其具有單個或多個稠合環狀環，該等稠環可能或可能不為芳族，前提為連接點並不在芳族碳原子處。「芳基」係指6至20個碳原子之芳族碳環基，其具有單環(例如苯基)或多個稠環(例如，萘基或蒽基)，該等稠環可能或可能不為芳族，前提為連接點係在芳族碳原子處。較佳芳基包括苯基、萘基及其類似基團。
「雜環」係指飽和、不飽和或雜芳族基團，其在環內具有單環或多個稠環，1至20個碳原子及1至4個選自氮、氧、硫、-S(O)-及-S(O)2 -之雜原子。此等雜環基團可具有單環(例如，吡啶基或呋喃基)或多個稠環(例如，吲嗪基或苯并噻吩基)，其中稠環可能或可能不為芳族且/或含有雜原子，前提為連接點穿過芳族雜芳基之原子。舉例而言，雜環基團可為吡啶或噻吩，或呋喃或四氫呋喃、吡咯、四氫化吡咯、哌喃及其類似物。術語雜環包括雜芳基，其中「雜芳基」係指在環內具有1至20個碳原子及1至4個選自由氧、氮、硫、-S(O)-及-S(O)2 -組成之群的雜原子之芳族基。雜芳基包括吡啶基、吡咯基、吲哚基、噻吩基及呋喃基。
「烷基」係指具有1至20個碳原子，或1至15個碳原子，或1至10個，或1至5個，或1至3個碳原子之直鏈及支鏈烷基。此術語實例為諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、正戊基、乙基己基、十二基、異戊基及其類似基團之基團。
「經取代之烷基」係指具有1至3個且較佳1至2個選自由以下各基團組成之群的取代基之烷基：烷氧基、經取代烷氧基、醯基、醯胺基、醯氧基、胺基、經取代胺基、胺醯基、芳基、經取代芳基、芳氧基、經取代芳氧基、氰基、鹵素、羥基、硝基、羧基、羧酯、環烷基、經取代環烷基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環。
術語「經取代碳環」、「經取代芳基」、「經取代環烷基」、「經取代雜環」及「經取代雜芳基」係指具有1至5個取代基或視情況1至3個取代基，或視情況1至2個取代基之碳環、芳基、環烷基、雜環或雜芳基，該等取代基係選自由以下各基團組成之群：烷氧基、經取代烷氧基、醯基、醯胺基、醯氧基、胺基、經取代胺基、胺醯基、芳基、經取代芳基、芳氧基、經取代芳氧基、氰基、鹵素、羥基、硝基、羧基、羧酯、環烷基、經取代環烷基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環。
「烷氧基」係指基團「烷基-O-」，其包括(例如)甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、1-乙基己-1-基氧基、十二基氧基、異戊氧基及其類似基團。
「經取代之烷氧基」係指基團「經取代之烷基-O-」。
「烯基」係指較佳具有2至6個碳原子且較佳2至4個碳原子且具有至少1個且較佳1-2個烯基不飽和度位點之烯基。此等基團之實例為乙烯基、烯丙基、丁-3-烯-1-基及其類似基團。
「經取代烯基」係指具有1至3個取代基且較佳1至2個取代基之烯基，該等取代基係選自由以下各基團組成之群：烷氧基、經取代烷氧基、醯基、醯胺基、醯氧基、胺基、經取代胺基、胺醯基、芳基、經取代芳基、芳氧基、經取代芳氧基、氰基、鹵素、羥基、硝基、羧基、羧酯、環烷基、經取代環烷基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環，限制條件為任何羥基取代均不與乙烯基(不飽和)碳原子連接。
「芳氧基」係指基團芳基-O-，其包括(例如)苯氧基、萘氧基及其類似基團。
「烷氧基」係指基團「烷基-O-」，其包括(例如)甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第三丁氧基、第二丁氧基、正戊氧基及其類似基團。
「經取代之烷氧基」係指基團「經取代之烷基-O-」。
「醯基」係指基團H-C(O)-、烷基-C(O)-、經取代烷基-C(O)-、烯基-C(O)-、經取代烯基-C(O)-、炔基-C(O)-、經取代炔基-C(O)-環烷基-C(O)-、經取代環烷基-C(O)-、芳基-C(O)-、經取代芳基-C(O)-、雜芳基-C(O)-、經取代雜芳基-C(O)-、雜環-C(O)-及經取代雜環-C(O)-，其中烷基、經取代烷基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、環烷基、經取代環烷基、芳基、經取代芳基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環係如本文中所定義。
「醯胺基」係指基團-C(O)NRR，其中各R係獨立地選自由以下各基團組成之群：氫、烷基、經取代烷基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、芳基、經取代芳基、環烷基、經取代環烷基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環、經取代雜環，且其中各R接合以連同氮原子一起形成雜環或經取代雜環，其中烷基、經取代烷基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、環烷基、經取代環烷基、芳基、經取代芳基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環係如本文中所定義。
「醯氧基」係指基團烷基-C(O)O-、經取代烷基-C(O)O-、烯基-C(O)O-、經取代烯基-C(O)O-、炔基-C(O)O-、經取代炔基-C(O)O-、芳基-C(O)O-、經取代芳基-C(O)O-、環烷基-C(O)O-、經取代環烷基-C(O)O-、雜芳基-C(O)O-、經取代雜芳基-C(O)O-、雜環-C(O)O-及經取代雜環-C(O)O-，其中烷基、經取代烷基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、環烷基、經取代環烷基、芳基、經取代芳基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環係如本文中所定義。
「炔基」係指較佳具有2至6個碳原子且更佳2至3個碳原子且具有至少1個且較佳1-2個炔基不飽和度位點之炔基。
「經取代炔基」係指具有1至3個取代基且較佳1至2個取代基之炔基，該等取代基係選自由以下各基團組成之群：烷氧基、經取代烷氧基、醯基、醯胺基、醯氧基、胺基、經取代胺基、胺醯基、芳基、經取代芳基、芳氧基、經取代芳氧基、氰基、鹵素、羥基、硝基、羧基、羧酯、環烷基、經取代環烷基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環及經取代雜環。
「胺基」係指基團-NH2 。
「經取代之胺基」係指基團-NR'R"，其中R'及R"係獨立地選自由以下各基團組成之群：氫、烷基、經取代烷基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、芳基、經取代芳基、環烷基，經取代環烷基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環基、經取代雜環基，且其中R'及R"連同其所結合之氮接合在一起以形成雜環基或經取代雜環基，前提為R'及R"均不為氫。當R'為氫且R"為烷基時，在本文中有時將經取代胺基稱為烷基胺基。當R'及R"為烷基時，在本文中有時將經取代胺基稱為二烷基胺基。
「胺醯基」係指基團-NRC(O)烷基、-NRC(O)經取代烷基、-NRC(O)環烷基、-NRC(O)經取代環烷基、-NRC(O)烯基、-NRC(O)經取代烯基、-NRC(O)炔基、-NRC(O)經取代炔基、-NRC(O)芳基、-NRC(O)經取代芳基、-NRC(O)雜芳基、-NRC(O)經取代雜芳基、-NRC(O)雜環基及-NRC(O)經取代雜環基，其中R為氫或烷基且其中烷基、經取代烷基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、環烷基、經取代環烷基、芳基、經取代芳基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環基及經取代雜環基係如本文中所定義。
「羧基」係指-COOH或其鹽。
「羧酯」係指基團-C(O)O-烷基、-C(O)O-取代烷基、-C(O)O-芳基及-C(O)O-取代芳基，其中烷基、經取代烷基、芳基及經取代芳基係如本文中所定義。
「環烷氧基」係指-O-環烷基。
「經取代之環烷氧基」係指-O-取代環烷基。
「鹵基」或「鹵素」係指氟、氯、溴及碘。
「雜芳氧基」係指基團-O-雜芳基且「經取代之雜芳氧基」係指基團-O-取代雜芳基。
「雜環基氧基」係指基團-O-雜環基且「經取代之雜環基氧基」係指基團-O-取代雜環基。
「硫醇」係指基團-SH。
「硫烷基」或「烷基硫醚」或「硫烷氧基」係指基團-S-烷基。
「經取代硫烷基」或「經取代烷基硫醚」或「經取代硫烷氧基」係指基團-S-取代烷基。
「硫環烷基」係指基團-S-環烷基且「經取代硫環烷基」係指基團-S-取代環烷基。
「硫芳基」係指基團-S-芳基且「經取代硫芳基」係指基團-S-取代芳基。
「硫雜芳基」係指基團-S-雜芳基且「經取代硫雜芳基」係指基團-S-取代雜芳基。
「硫雜環」係指基團-S-雜環基且「經取代硫雜環」係指基團-S-取代雜環。
「鹽」係衍生自在此項技術中熟知之多種有機及無機平衡離子，且包括(僅舉例而言)鈉、鉀、鈣、鎂、銨及四烷基銨及其類似物；且當分子含有鹼性官能基時，為有機或無機酸之鹽，諸如鹽酸鹽、氫溴酸鹽、酒石酸鹽、甲磺酸鹽、乙酸鹽、順丁烯二酸鹽及草酸鹽及其類似物。
「溶劑合物」係指藉由與溶劑-分子配位而以固體或液體狀態形成錯合物之化合物的彼等形式。水合物為特定形式之溶劑合物，其中配位係與水發生。
「共軛聚合物」係指在主鏈中包含至少一些共軛不飽和度之聚合物。
「一種聚噻吩」或「聚噻吩」係指在主鏈中包含噻吩之聚合物，包括聚噻吩、其衍生物及其共聚物及三聚物。
「區位規則聚噻吩」係指具有高水準區位規則度(例如包括至少80%，或至少90%，或至少95%，或至少98%，或至少99%)之聚噻吩。
應瞭解，在上文所定義之所有經取代基團中，在本文中不希望包括藉由以本身之進一步取代基定義取代基所達成之聚合物(舉例而言，經取代芳基具有經取代芳基作為取代基，該取代基本身被經取代芳基所取代，等)。在此等情況下，此等取代基之最大數目為三。亦即，上文定義中每一者係受約束於限制，例如經取代芳基限於-經取代芳基-(經取代芳基)-經取代芳基。
類似地，應瞭解上文定義並不意欲包括不許可之取代樣式(例如，經5個氟基或處於乙烯系或炔系不飽和度之α位之羥基取代的甲基)。此等不許可之取代樣式為熟習此項技術者所熟知。
除非上下文另外闡明，否則在本文中所用之其他術語係定義如下。
在本文中引用之所有參考文獻均係以其全文引用的方式經併入。
例如在Hoppe及Sariciftci,J .Mater .Res .，第19卷，第7期，2004年7月，1924-1945中描述太陽電池，包括圖，其係以引用的方式併入本文中。
圖1說明習知太陽電池之一些組件。亦例如參看Dennler等人「Flexible Conjugated Polymer-Based Plastic Solar Cells:From Basics to Applications」，IEEE會報，第93卷，第8期，2005年8月，1429-1439，包括圖4及圖5。可使用太陽電池之各種架構，包括反轉(inverted)太陽電池。重要元件包括活性層、陽極、陰極及支撐較大結構之基板。另外，可使用電洞注入層，且可使用一或多個調節層。活性層可包含包括P/N體異質接面之P/N複合物。
以下參考文獻描述光伏打材料及裝置：
Williams等人之美國專利公開案2006/007605「Heteroatomic Regioregular Poly(3-Substitutedthiophenes)for Photovoltaic Cells」(Plextronics)，包括工作實例及圖式，其係以引用的方式併入本文中。
美國專利公開案2006/0237695(Plextronics)「Copolymers of Soluble Poly(thiophenes)with Improved Electronic Performance」，包括工作實例及圖式，其係以引用的方式併入本文中。
Louwet等人之美國專利第7,147,936號。
另外，美國專利公開案2006/0175582「Hole Injection/Transport Layer Compositions and Devices」描述電洞注入層技術(Plextronics)，包括工作實例及圖式，其係以引用的方式併入本文中。
除活性層外之裝置元件
在光伏打裝置之技術中已知電極，包括陽極及陰極。例如參看上文引用之Hoppe等人之論文。可使用已知電極材料。可使用透明導電氧化物。透明度可適於特定應用。舉例而言，陽極可為氧化銦錫，包括負載於基板上之ITO。基板可為剛性或可撓性。
必要時，可使用電洞注入及電洞傳輸層。如在此項技術中已知，HIL層可為(例如)PEDOT:PSS。例如參看上文引用之Hoppe等人之論文。
活性層P型材料
活性層可包含至少一種p型材料，且富勒烯衍生物n型材料可與各種p型材料組合使用。本發明之一些實施例的優勢在於可基於計算之LUMO水準或計算之電子親和性來選擇用以衍生富勒烯之取代基。此等實施例中之目標可為最大化在n型之LUMO水準與p型之HOMO水準之間的差異，同時在活性層內仍保持光載子產生。
儘管在此項技術中已知其他類型之p型材料，但p型材料可為包括聚合材料之有機材料。舉例而言，p型材料可包含共軛聚合物或導電聚合物，其包含具有一系列共軛雙鍵之聚合物主鏈。其可為均聚物或共聚物(包括嵌段共聚物或無規共聚物)或三聚物。實例包括聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚茀、聚苯、聚苯伸乙烯基及其衍生物、共聚物及混合物。p型材料可包含在有機溶劑或水中可溶或可分散之共軛聚合物。例如在T. A. Skotheim,Handbook of Conducting Polymers ，第3版(第2卷)，2007；Meijer等人，Materials Science and Engineering ,32(2001),1-40;及Kim,Pure Appl .Chem .,74,11,2031-2044,2002中描述共軛聚合物。p型活性材料可包含具有常見聚合物主鏈但在衍生側基方面不同之類似聚合物之家族的成員以定製聚合物特性。舉例而言，可用烷基側基，包括甲基、乙基、己基、十二基及其類似基團來衍生聚噻吩。
一實施例包含共聚物及嵌段共聚物，其例如包含共軛及非共軛聚合物區段之組合，或第一類型共軛區段與第二類型共軛區段之組合。舉例而言，此等者可藉由AB或ABA或BAB系統來表示，其中，舉例而言，一個嵌段(諸如A)為共軛嵌段且另一嵌段(諸如B)為非共軛嵌段或絕緣嵌段。或者，各嵌段A及B可經共軛。非共軛或絕緣嵌段例如可為有機聚合物嵌段、無機聚合物嵌段或雜合有機-無機聚合物嵌段，例如包括加成聚合物嵌段，或縮聚物嵌段，例如包括熱塑型聚合物、聚烯烴、聚矽烷、聚酯、PET及其類似物。例如在McCullough等人之美國專利第6,602,974號，及2006年12月14日公開之McCullough等人之美國專利公開案第2006/0278867號中描述嵌段共聚物，該等案各自係以其全文引用的方式併入本文中。
詳言之，在此項技術中已知聚噻吩及其衍生物。其可為均聚物或共聚物，包括嵌段共聚物。其可為可溶或可分散的。其可區位規則。詳言之，可使用被視情況經取代烷氧基及視情況經取代烷基取代之聚噻吩。詳言之，可如(例如)在McCullough等人之美國專利第6,602,974號及第6,166,172號，以及McCullough,R. D.;Tristram-Nagle,S.;Williams,S. P.;Lowe,R. D.;Jayaraman,M. J. Am. Chem. Soc. 1993,115,4910中所述來使用區位規則聚噻吩，包括均聚物及嵌段共聚物。亦參看Plextronics(Pittsburgh,PA)商品。可使用可溶之烷基取代及烷氧基取代聚合物及共聚物，包括聚(3-己基噻吩)。其他實例可見於Kochem等人之美國專利第5,294,372號及第5,401,537號，美國專利第6,454,880號及第5,331,183號進一步描述活性層。
可以堆疊形式使用可溶材料或良好分散之材料以有助於加工。
p型材料及聚噻吩之額外實例可見於WO 2007/011739(Gaudiana等人)，其描述具有(例如)經取代環戊二噻吩部分之單體的聚合物，且包括式子，該案係以其全文引用的方式併入本文中。
活性層n型材料
活性層可包含n型材料，該n型材料包含至少一種富勒烯結構。在此項技術中已知富勒烯。可將富勒烯描述為球狀碳化合物。舉例而言，如在此項技術中已知，富勒烯表面可存在[6,6]結合及[6,5]結合。富勒烯可具有包含六員及五員環之表面。富勒烯可為(例如)C60 、C70 或C84 ，且可經由衍生基團加成額外碳原子。例如參看Hirsch,A.;Brettreich,M.,Fullerenes:Chemistry and Reactions ,Wiley-VCH Verlag,Weinheim,2005，包括富勒烯命名及合成、衍生作用、還原反應(第2章)、親核加成(第3章)、環加成(第4章)、氫化(第5章)、基團加成(第6章)、過渡金屬錯合物形成(第7章)、氧化及與親電子劑之反應(第8章)、鹵化作用(第9章)、區位化學(第10章)、簇修飾(第11章)、雜富勒烯(第12章)及高碳富勒烯(第13章)之教示，其係以引用的方式併入本文中。本文所述之方法可用以合成富勒烯衍生物及加合物。
詳言之，活性層可包含至少一種n型材料，其中該n型材料包含至少一種衍生之富勒烯或富勒烯衍生物。衍生化合物可為(例如)加合物。術語「衍生富勒烯」、「富勒烯衍生物」當用於本文中時可互換使用且可為(例如)包含1至84個，或1至70個，或1至60個，1至20個，1至18個，1至10個，或1至6個，或1至5個，或1至3個各自與(例如)球狀碳化合物中之一或兩個碳共價鍵結之取代基的富勒烯。衍生之富勒烯可包含藉由[4+2]環加成與至少一個衍生部分R共價鍵結之富勒烯。
n型材料之結構可藉由F*-(R)n 來表示：及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1；F為具有包含六員及五員環之表面的球狀富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
式(I)表示一實施例，其中C60 係與n個R基團鍵結，且將該鍵結一般表示。
第一環可經取代。第一環可未經取代。第一環可為不飽和環。第一環可為飽和環。第一環可為碳環。第一環可為雜環。
第一環可為視情況經取代之四員、五員或六員環。詳言之，其可為視情況經取代之五員環。
R基團可另外包含與第一環鍵結或與其稠合之第二環。第二環可視情況經取代。第二環可為(例如)與第一環稠合之芳基。
第一環直接與富勒烯鍵結。舉例而言，R基團可與富勒烯藉由[4+2]環加成來共價鍵結。R基團可與富勒烯藉由一或兩個共價鍵(包括兩個共價鍵，包括藉由兩個碳-碳鍵)共價鍵結。R基團可與富勒烯表面藉由對R基團中之一個原子的共價鍵來鍵結。或者R基團可與富勒烯表面藉由對R基團中之兩個原子的共價鍵來鍵結。與富勒烯鍵結之R基團中之兩個原子可彼此鄰接，或可藉由R基團中之1至3個其他原子來彼此分離。R基團可與富勒烯藉由兩個在富勒烯[6,6]位置之碳-碳鍵來共價鍵結。
富勒烯可僅包含碳。除R外，富勒烯可包含至少一個與富勒烯鍵結之衍生基團。
舉例而言，富勒烯可以吸電子基或釋電子基而衍生。吸電子基及釋電子基為在此項技術中已知且可見於Advanced Organic Chemistry ，第5版，Smith，2001年3月。
吸電子基可與富勒烯籠直接連接或經由類似於PCBM結構之甲橋來連接。
供電子基可與富勒烯籠直接連接或經由類似於PCBM結構之甲橋來連接。
可衍生富勒烯以相對於C60 -PCBM改良其在可見區中之吸收。改良可見區中之吸收可增大或改良包含衍生富勒烯之光伏打裝置之光電流。
在一實施例中，F*係選自C60 、C70 及C84 及其組合。
在一實施例中，R係選自視情況經取代芳基及視情況經取代雜芳基。
在一實施例中，R係選自視情況經取代茚、視情況經取代萘基、視情況經取代苯基、視情況經取代吡啶基、視情況經取代喹啉基、視情況經取代環己基及視情況經取代環戊基。
在一實施例中，R係選自茚、萘基、苯基、吡啶基、喹啉基、環己基及環戊基。
值n可為整數。在一實施例中，n可為1至84，或1至70，或1至60，或1至30，或1至10。在一實施例中，n為1至6。在一實施例中，n為1至3。
在一實施例中，n為1。在一實施例中，n為2。在一實施例中，n為3。
在一實施例中，第一環視情況經至少一個選自由以下各基團組成之群的取代基取代：羥基、醯基、醯胺基、醯氧基、烷基、經取代烷基、烷氧基、經取代烷氧基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、胺基、經取代胺基、胺醯基、芳基、經取代芳基、芳氧基、經取代芳氧基、環烷氧基、經取代環烷氧基、羧基、羧酯、氰基、硫醇、硫烷基、經取代硫烷基、硫芳基、經取代硫芳基、硫雜芳基、經取代硫雜芳基、硫環烷基、經取代硫環烷基、硫雜環基、經取代硫雜環基、環烷基、經取代環烷基、鹵基、硝基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環基、經取代雜環基、雜芳氧基、經取代雜芳氧基、雜環基氧基或經取代雜環基氧基或其組合。
在一實施例中，n為1且R為茚。在一實施例中，n為2且R為茚。在一實施例中，n為3且R為茚。在一實施例中，n為4且R為茚。在一實施例中，n為5且R為茚。在一實施例中，n為6且R為茚。
在一實施例中，R可與富勒烯藉由[4+2]環加成來共價鍵結，或者稱為[4+2]環加合物。在此項技術中一般已知包括[4+2]環加成反應及狄爾斯-阿爾德(Diels-Alder)反應之反應。親二烯物雙鍵可與二烯反應以產生六員環。例如參看Advanced Organic Chemistry ,Reactions,Mechanisms ,and Structure ，第2版，J. 1977年3月，包括關於對碳-碳複鍵之加成之章(例如，第15章)。亦參看Belik等人，Angew .Chem. Int. Ed. Engl . 1993,32,1,78-80(展示形成包含富勒烯及衍生部分之C63 化合物的C60 與C8 鄰喏二甲烷化合物之反應)；及Puplovskis等人，Tettahedron Letters ,38,2,285-288,1997,285-288(展示形成包含富勒烯及衍生部分之C69 化合物的C60 與C9 茚之反應)。環加成反應可在[6,6]富勒烯雙鍵而非[6,5]雙鍵處引起反應。在Hrrsch，Brettreich正文Fullerenes,Chemistry and Reactions ，2005之第4章，第101-183頁中詳細描述環加成反應。
富勒烯衍生物之一個實例為茚衍生物。另外，可使茚本身衍生。富勒烯可藉由在(例如)Belik等人，Angew. Chem .Int. Ed. Engl. ,1993,32，第1期，第78-80頁(其係以引用的方式併入本文中)中所述之方法來衍生。此論文描述對缺電子超烯烴(electron poor superalkene)C60 之加成，該C60 可加成諸如鄰喏二甲烷之基團。其可就地製備而含有不同官能基且形成極具反應性之二烯，該二烯甚至與反應性最小之親二烯物可形成[4+2]環加合物。此方法提供良好選擇性及穩定性。
富勒烯可包含至少兩個衍生部分R以形成雙加合物或至少三個衍生部分R以形成參加合物。可藉由[4+2]環加成將此等取代基加成至富勒烯中。舉例而言，Belik等人在流程1式3中展示包含兩個衍生部分之富勒烯化合物。另外，如Belik等人之流程2中所示，兩種富勒烯可藉由一個衍生部分來共價鍵聯。
儘管各種實施例不受理論限制，但咸信衍生作用可破壞富勒烯籠之共軛。破壞共軛會影響衍生富勒烯之電離電位及電子親和性。
在一實施例中，活性層可包含至少一種聚噻吩及至少一種包含吸電子基之富勒烯衍生物。
反應產物之分離
在富勒烯反應以形成富勒烯衍生物之條件下，可產生許多反應產物。當需要在下游加工步驟中僅利用此等反應產物之子集時，可使用一或多種分離方法將其分離。合適分離方法之一個實例為層析。
舉例而言，在液固層析中，使包含反應產物之液體移動相與固體固定相在管柱中接觸。固定相一般具有為液體移動相流動所經之路徑能達之大表面。移動相一般自一或多個入口流至一或多個出口，從而接觸固定相之可及表面。一或多個偵測器可位於或接近於管柱出口以便表徵在一給定時刻存在於彼處之移動相之組成。將濃縮物質之頻帶稱為峰，因為若隨時間流逝繪製偵測器輸出，則圖案將得以追蹤。
當移動相流經固定相之表面時，一些化合物可易於吸附於表面，而其他者不那麼容易吸附，且其他者完全不吸附。若其對表面之親和性不過度，則此等化合物稍後亦可自表面脫附。由於各種移動相化合物對固定相表面所具有之親和性的差異，因此每一者在管柱中可經歷較長或較短之滯留時間。經由適當選擇參數，諸如固定相中所用之材料、移動相中所用之溶劑、固定相可及表面積、管柱尺寸及管柱之溫度及壓力，所需反應產物可自可存在於移動相中之其他化合物分離。
液固層析之一種尤其適用之方法為高壓液相層析(HPLC)。HPLC利用高操作壓力(通常為數百大氣壓)及小顆粒作為固定相。將一或多個泵用以產生克服由在管柱中使用小顆粒引起之增大壓降所需之高壓。此等改變引起滯留時間縮短，從而降低經分離之化合物在其離開管柱之前藉由擴散過程再混合之機會。
液固層析之另一適用方法為急驟層析。急驟層析亦稱為中壓層析。其通常使用在HPLC與傳統重力進料大氣液固層析之彼等者之間的中等壓力及粒徑。通常將加壓氣體用以產生此方法中所用之中等壓力。
液固層析之又一適用方法為尺寸排阻層析，亦稱為凝膠滲透層析(GPC)。GPC基於其流體動力學體積或分子尺寸來分離化合物。在此方法中，較大分子在管柱中具有較小滯留時間。此等滯留時間可與分子量(使用標準物)相關。對於具有分子量分布之試樣，一般將觀察到滯留時間之範圍。實測分子量分布之寬度可以其多分散指數(PDI)之術語來表述，其為其重量平均分子量與其數量平均分子量之比。
合適層析分離方法並不限於液固層析。更一般而言，移動相可為氣體或液體且固定相可為固體或液體。在移動相及固定相均為液體之情況下，兩相中之溶劑應大體上不可混溶。在此情況下，兩種液體可在相同方向(平行流)或在相反方向(逆流)流經管柱。
極類似反應產物之分離可需要使用一種以上類型之分離以分離所需反應產物。方法及材料之選擇為熟習此項技術者一般已知之技術。
裝置製造
可使用(例如)ITO作為基板上之陽極材料來製造使用目前所主張之發明的裝置。其他陽極材料可包括(例如)金屬(諸如Au)、碳奈米管(單層或多層)及其他透明導電氧化物。陽極之電阻率可保持低於(例如)15Ω/sq或15Ω/sq以下，25Ω/sq或25Ω/sq以下，50Ω/sq或50Ω/sq以下，或100Ω/sq或100Ω/sq以下，或200Ω/sq或200Ω/sq以下，或250Ω/sq或250Ω/sq以下。基板可為(例如)玻璃、塑膠(PTFE、聚矽氧烷、熱塑性塑膠、PET、PEN及其類似物)、金屬(Al、Au、Ag)、金屬箔、金屬氧化物(TiOx、ZnOx)及半導體，諸如Si。在裝置層沈積之前可使用在此項技術中已知之技術來清潔基板上之ITO。可使用(例如)旋轉澆鑄、噴墨、刀片刮抹、噴霧澆鑄、浸漬塗佈、蒸氣沈積或任何其他已知沈積方法來添加可選電洞注入層(HIL)。HIL可為(例如)PEDOT、PEDOT/PSS或TBD，或NPB或Plexcore HIL(Plextronics,Pittsburgh,PA)。
HIL層之厚度可為(例如)約10nm至約300nm厚，或30nm至60nm，60nm至100nm，或100nm至200nm。接著可視情況將該膜在110℃至200℃下視情況在惰性氣氛中乾燥/退火1分鐘至1小時。
活性層可自n型與p型材料之混合物調配。以重量計，n型與p型材料可以(例如)約0.1至4.0(p型)比約1(n型)，或約1.1至約3.0(p型)比約1(n型)，或約1.1至約1.5(p型)比約1(n型)之比率混合。各類型材料之量或兩種類型組份之間的比率可對於特定應用而變化。
n型與p型材料可在溶劑中或在溶劑摻合物中以(例如)約0.01體積%至約0.1體積%固體來混合。適用於目前所主張之發明的溶劑可包括(例如)鹵化苯、烷基苯、鹵化甲烷及噻吩衍生物及其類似物。更特定言之，溶劑可為(例如)氯苯、二氯苯、二甲苯、甲苯、氯仿、3-甲基噻吩、3-丙基噻吩、3-己基噻吩及其混合物。可使用至少兩種溶劑。
可使用如在Sheina等人之同在申請中之標題為「共軛聚合物用之溶劑系統(Solvent System for Conjugated Polymers)」的美國專利申請案(第60/915,632號，2007年5月2日申請)中所述之尤其適用之溶劑系統，該案係以其全文引用的方式併入本文中。
活性層可接著藉由旋轉澆鑄、噴墨、刀片刮抹、噴霧澆鑄、浸漬塗佈、蒸氣沈積或任何其他已知沈積方法沈積於HIL膜上。接著視情況在惰性氣氛中在(例如)約40℃至約250℃，或約150℃至180℃下將該膜退火約10分鐘至1小時。
其次，可一般使用(例如)一或多種金屬之熱蒸鍍將陰極層添加至裝置中。舉例而言，透過遮蔽罩將1至15nm Ca層熱蒸鍍於活性層上，接著再沈積10至300nm Al層。
在某些實施例中，於活性層與陰極之間，及/或於HTL與活性層之間可包括可選的中間層。此中間層可為(例如)0.5nm至約100nm，或約1nm至3nm厚。中間層可包含電子調節、電洞阻斷或萃取材料，諸如LiF、BCP、浴銅靈(bathocuprine)、富勒烯或富勒烯衍生物，諸如在本文中討論之C60 及其他富勒烯及富勒烯衍生物。
接著可使用玻璃蓋片(以可固化膠密封)來囊封裝置，或囊封於其他環氧樹脂或塑膠塗層中。亦可使用具有除氣劑/乾燥劑之空腔玻璃(cavity glass)。
另外，活性層可包含額外成份，例如包括界面活性劑、分散劑及氧及水淨化劑。
活性層可包含多層或經多層化。
活性層組合物可包含呈膜形式之混合物。
活性層形態
活性層可為p-n複合物且例如可形成包括體異質接面之異質接面。例如參看在Dennler等人「Flexible Conjugated Polymer-Based Plastic Solar Cells:From Basics to Applications」，IEEE會報，第93卷，第8期，2005年8月，1429-1439中體異質接面中奈米級相分離之討論。可選擇條件及材料以提供良好膜形成、低粗糙度(例如，1nm RMS)，且可達成離散、可觀察、相分離特徵。如藉由AFM量測，本發明可具有處於約5nm至50nm規模之相分離域。AFM分析可用以量測表面粗糙度及相行為。一般而言，不需要相分離域，以使供體及受體均均勻及連續地分布於活性層中。
裝置效能
可藉由在此項技術中已知之方法來量測已知太陽電池參數，例如包括JSC (mA/cm2 )及Voc(V)及填充因數(FF)及功率轉換效率(%，PCE)。例如參看上文引用之Hoppe論文及彼處所引用之參考文獻。
舉例而言，在1個太陽下效率可為至少約2%或至少約3%，或至少約3.5%，或至少約4%，或至少約4.5%，或至少約5.0%，或至少約5.5%，或至少約6.0%，或至少約7.0%，或至少約8.0%，或至少約9.0%，或至少約10.0%(AM1.5G，100mW/cm2 )。效率範圍可為(例如)約2%至約15%，或約2%至約10%，或約2%至約7%。此等效率可藉由NREL來檢驗。
填充因數例如可為至少約0.60，或至少約0.63，或至少約0.67，至少約0.7，至少約0.75，或至少約0.8，至少約0.85。
Voc(V)例如可為至少約0.56，或至少約0.63，或至少約0.82，至少約0.9，至少約1.0，至少約1.2，至少約1.4，至少約1.5。
Jsc(mA/cm2 )例如可為至少約8.92，或至少約9.20，或至少約9.48，或至少約10，或至少約11，或至少約12，或至少約13，或至少約14，或至少約15。
與包含P3HT-PCBM活性層之大體上類似之裝置相比，裝置可顯示至少5%或至少15%之效率增大。
圖2說明改良之效能，其中效率升高至3%而非2%(對於對照裝置)(至少改良20%)。效率改良係與對於C70 PCBM及具有p型材料之所得摻合物而言與基於C60 PCBM之膜的彼者相比顯著擴展至吸收光譜之較高波長一致。在圖3中提供額外比較資料，其展示良好膜形態。
Oriel太陽模擬器(Solar Simulator)可用以測定PV特性，例如包括FF、Jsc、Voc及效率。模擬器可藉由在此項技術中已知之方法來校正，例如包括以KG5-Si參考電池來校正。
文獻
需要時亦可使用以下參考文獻來實踐本文所述之各種實施例且該等參考文獻係以引用的方式併入本文中。
所引用之參考文獻
Anvar等人，High Efficiency P3HT/PCBM Solar CellMater .Res .Symp .Proc .,2005 ,836 ,69-80.
Birkett,P. R.;Avent,A. G.;Darwish,A. D.;Kroto,H. W.;Taylor,R.;Walton,D. R. M. Preparation and13 C NMR Spectroscopic Characterization of C60 Cl6 .J .Chem .Soc .,Chem .Commun . 1993 ,1230-1232.
Carroll等人，App .Phys .Let .,2005 ,87 ,083506;Organic Letters ,2005 ,7 ,574.
Cioslowski,J.;Rao,N.;Moncrieff,D. Standard Enthalpies of Formation of Fullerenes and Their Dependence on Structural Motifs.J .Am .Chem. Soc . 2000 ,122 ,8265-8270.
Diener,M. D.,Nichelson,N.及Alford,J. M. Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes in Flames.J .Phys .Chem .B 2000 ,104 ,9615-9620.
Dresselhaus,M. S.,Dresselhaus,G.及Eklund,P. C.,Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes. Academic Press,1996，第870-917頁。
Height,M. J.;Howard,J. B.;Vander Sande,J. B. Method and Apparatus for Synthesizing Filamentary Structures.專利申請案10/389,002(美國號)2003.
Height,M. J.,Howard,J. B.,Tester,J. W.及Vander Sande,J. B. Flame Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes.Carbon 42(2004)2295-2307.
Height,M. J.,Howard,J. B.及Tester,J. W.,Flame Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes.Proc .Combust .Inst . 2005,30,2537-2543.
Hirsch,A.;Brettreich,M. Fullerenes:Chemistry and Reactions. Wiley-VCH Verlag,Weinheim,2005.
Howard,J. B.;McKinnon,J. T.; Makarovsky,Y.;Lafleur,A. L.;Johnson,M. E. Fullerenes C60 and C70 in Flames.Nature 1991, 352 ,139-141.
Howard,J. B.;McKinnon,J. T.;Johnson,M. E.;Makarovsky,Y.;Lafleur,A. L. Production of C60 and C70 fullerenes in benzene-oxygen flames.J .Phys .Chem . 1992a ,96 ,6657-6662.
Howard,J. B.;Lafleur,A. L.;Makarovsky,Y.;Mitra,S.;Pope,C. J.;Yadav,T. K. Fullerenes Synthesis in Combustion.Carbon 1992b ,30 ,1183-1201.
Howard,J. B. Fullerenes Formation in Flames.Proc .Combust .Inst . 1992 ,24 ,933-946.
Howard,J. B.;McKinnon,J. T. Combustion method for producing fullerenes.美國專利5,273,729(1993).
Howard,J. B.,Chowdhury,K. D.及Vander Sande,J. B.,Carbon Shells in Flames.Nature 1994 ,370 ,603.
Howard,J. B.;Vander Sande,J. B.;Chowdhury,K. Das Production of fullerenic nanostructures in flames.美國專利5,985,232(1999).
Howard,J. B.;Vander Sande,J. B.;Chowdhury,K. Das Production of fullerenic soot in flames.美國專利6,162,411(2000).
Howard,J. B.;Kronholm,D. F.;Modestino,A. J.;Richter,H. Method for Combustion Synthesis of Fullerenes.專利申請案PCT/US02/27838，2002年8月31日提交。
Hummelen,J. C.;Knight,B. W.;LePeq,F.;Wudl,F. Preparation and Characterization of Fulleroid and Methanofullerene Derivatives.J. Org. Chem. 1995 ,60 ,532-538.
Kadish,K. M.;Ruoff,R. S.(編)Fullerenes:Chemistry,Physics and Technology. Wiley-Interscience,New York,2000.
Kitagawa,T.;Sakamoto,H.;Takeuchi,K. Electrophilic Addition of Polychloroalkanes to C60 :Direct Observation of Alkylfullerenyl Cation Intermediates.J. Am. Chem. Soc. 1999 ,121 ,4298-4299.
Koster,L. J. A.;Mihailetchi,V. D.;Blom,P. W. M. Ultimate Efficiency of Polymer/Fullerene Bulk Heterojunction Solar Cells.Appl. Phys. Lett. 2006 ,88 ,093511.
Krtschmer,W.;Lamb,L. D.;Fostiropoulos,K.;及Huffman,D. R. Solid C60 :A New Form of Carbon.Nature 1990 ,347,354-358.
Lamparth,I.;Hirsch,A. Water-soluble Malonic Acid Derivatives of C60 with a Defined Three-dimensional Structure. has been demonstrated successfully.J. Chem. Soc.,Chem. Commun. 1994 ,1727-1728.
McCullough,R. D.;Tristram-Nagle,S.;Williams,S. P.;Lowe,R. D.;Jayaraman,M.J .Am .Chem .Soc . 1993 ,115 ,4910.
Perlin,John "The Silicon Solar Cell Turns 50"NREL 2004 .
Puplovskis,A.;Kacens,J.;Neilands,O. New Route for [60]Fullerene Functionalization in[4+2]Cycloaddition Reaction Using Indene.Tetrahedron Lett . 1997 ,38 ,285-288.
Richter,H.;Fonseca,A.;Emberson,S. C.;Gilles,J.-M.;B. Nagy,J.;Thiry,P. A.;Caudano,R.;Lucas,A. A.Fabrication of Fullerenes in Benzene/Oxygen/Argon-and Benzene/Acetylene/Oxygen/Argon Flames.J .Chim .Phys . 1995a ,92 ,1272-1285.
Richter,H.;Fonseca,A.;Thiry,P.A.;Gilles,J.-M.;B. Nagy,J.;Lucas,A. A. Combustion Synthesis of Fullerenes.Mat .Res .Soc .Symp .Proc . 1995b ,359 ,17-22.
Richter,H.;Hernadi,K.;Caudano,R.;Fonseca,A.;Migeon,H.-N.;B. Nagy,J.;Schneider,S.;Vandooren,J.;Van Tiggelen,P. J. Formation of Nanotubes in Low-pressure Hydrocarbon Flames.Carbon 1996a ,34 ,427-429.
Richter,H.;Fonseca,A.;Gilles,J.-M.;B. Nagy,J.;Thiry,P. A.;Lucas,A. A.;de Hoffmann,E. Addition of HCl,Cl2 ,CoCl2 and KI to Fullerene forming Benzene/oxygen/argon Flames.Synthetic Metals 1996b ,77 ,217-221.
Richter,H.;Labrocca,A. J.;Grieco,W. J.;Taghizadeh,K.;Lafleur,A. L.;Howard,J. B. Generation of Higher Fullerenes in Flames.J .Phys .Chem .B 1997 ,101 ,1556-1560.
Richter,H.;Grieco,W. J.;Howard,J. B. Formation Mechanism of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Fullerenes in Premixed Benzene Flames.Combust .Flame 1999 ,119 ,1-22.
Richter,H.;Benish,T. G.;Mazyar,O. A.;Green,W. H.;Howard,J. B. Formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and their Radicals in a Nearly Sooting Premixed Benzene Flame.Proc .Combust .Inst . 2000 ,28 ,2609-2618.
Richter,H.;Howard,J. B. Formation and Consumption of Single-Ring Aromatic Hydrocarbons and their Precursors in Premixed Acetylene,Etbylene and Benzene Flames.Phys .Chem .Chem .Phys . 2002 ,4 ,2038-2055.
Richter,H.;Granata,S.;Green,W. H.;Howard,J. B. Detailed Modeling of PAH and Soot Formation in a Laminar Premixed Benzene/Oxygen/Argon Low-Pressure Flame.Proc .Combust .Inst . 2005b ,30 ,1397-1405.
Richter,H.;Howard,J. B.;Vander Sande,J. B. From Academic Soot Research to Commercial Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes. AICHE Fall Meeting,Cincinnati,11月，2005a。
Richter,H.;Howard,J. B.;Vander Sande,J. B.,Industrial Production of Fullerenic Matetials.Prepr. Pap .-Am. Chem. Soc.,Div. Fuel Chem. 2006 ,51(1), 92.
Ruoff,R. S.;Tse,D. S.;Malhotra,R.;Lorents,D. C. Solubility of C60 in a Variety of Solvents.J. Phys. Chem. 1993, 97 ,3379-3383.
Tebbe,F. N.;Harlow,R. L.;Chase,D. B.;Thorn,D.L.;Campbell,Jr.,G. C.;Calabrese,J. C.;Herron,N.;Young,Jr.,R. J.;Wasserman,E. Synthesis and Single-Crystal X-ray Structure of a Highly Symmetrical C60 Derivative,C60 Br24 .Science 1992 ,256 ,822-825.
Wienk,M. M.;Kroon,J. M.;Verhees,W. J. H.;Knol,J.;Hummelen,J. C.;van Hal,P. A.;Janssen,R. A. J.;Efficient Methano[70]fullerene/MDMO-PPV Bulk Heterojunction Photovoltaic Cells.Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42 ,3371-3375.
Yang等人，Nature of Materials, 2005, 4, 864-868.
Yu,J.;Sumathi,R.;Green,W. H. Accurate and Efficient Method for Predicting Thermochemistry of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons-Bond Centered Group Additivity.J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12685-12700.
自第一臨時申請案之十六個實施例
如在2006年6月13日申請之Laird等人之美國臨時申請案第60/812,961號中所述來提供十六個額外實施例，該案係以其全文引用的方式經併入。
第一實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中該活性層包含至少一種聚噻吩及至少一種包含吸電子基之富勒烯衍生物。
第二實施例包含根據第一實施例之裝置，其中富勒烯衍生物為C60 富勒烯。
第三實施例包含根據第一實施例之裝置，其中富勒烯衍生物為C70 富勒烯。
第四實施例包含根據第一實施例之裝置，其中富勒烯衍生物為C84 富勒烯。
第五實施例包含根據第一實施例之裝置，其中富勒烯衍生物包含C60 Cl6 、C60 (C9 H8 )、C60 Br24 、C60 Cl(CH2 ClChCl2 )。
第六實施例包含根據第一實施例之裝置，其中聚噻吩為區位規則聚噻吩。
第七實施例包含根據第一實施例之裝置，其中聚噻吩為共聚物。
第八實施例包含根據第一實施例之裝置，其另外包含HIL或HTL層。
第九實施例包含根據第一實施例之裝置，其中聚噻吩為可溶區位規則聚噻吩。
第十實施例包含根據第一實施例之裝置，其中吸電子基亦在可見光譜中產生吸收。
第十一實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中活性層包含至少一種聚噻吩及至少一種富勒烯衍生物，其中富勒烯衍生物為C70 或C84 富勒烯。
第十二實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中該活性層包含至少一種聚噻吩及至少一種富勒烯衍生物，其中該富勒烯衍生物為C70 富勒烯。
第十三實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中該活性層包含至少一種聚噻吩及至少一種富勒烯衍生物，其中該富勒烯衍生物為C84 富勒烯。
第十四實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中該活性層包含至少一種聚噻吩及未經衍生之C70 富勒烯。
第十五實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中該活性層包含至少一種聚噻吩及未經衍生之C84 富勒烯。
第十六實施例包含一種光伏打裝置，其包含：第一電極、第二電極、至少一個安置於第一與第二電極之間的活性層，其中該活性層包含至少一種聚噻吩及至少一種包含鄰喏二甲烷衍生基團之富勒烯衍生物。
自第二臨時申請案之七十六個實施例
如在2007年12月21日申請之Laird等人之美國臨時申請案第61/016,420號中所述來提供七十六個額外實施例，該案係以其全文引用的方式經併入。
第一實施例包含含有混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中該n型材料包含以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物及其溶劑合物、鹽及混合物，
其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
第二實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環係經取代。
第三實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環未經取代。
第四實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環為不飽和環。
第五實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環為飽和環。
第六實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環為碳環。
第七實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環為雜環。
第八實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環為視情況經取代之四員、五員或六員環。
第九實施例包含根據第一實施例之組合物，其中該環為視情況經取代之五員環。
第十實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R另外包含與第一環鍵結或稠合之第二環。
第十一實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R另外包含與第一環稠合之視情況經取代之第二環。
第十二實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R另外包含視情況經取代之第二環，其為芳基且與第一環稠合。
第十三實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為視情況經取代茚、視情況經取代萘基、視情況經取代苯基、視情況經取代吡啶基、視情況經取代喹啉基、視情況經取代環己基或視情況經取代環戊基。
第十四實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚、萘基、苯基、吡啶基、喹啉基、環己基或環戊基。
第十五實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為視情況經取代茚。
第十六實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚。
第十七實施例包含根據第一實施例之組合物，其中n為1至6。
第十八實施例包含根據第一實施例之組合物，其中n為1至3。
第十九實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚且n為1。
第二十實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚且n為2。
第二十一實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚且n為3。
第二十二實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚、n為1至20。
第二十三實施例包含根據第一實施例之組合物，其中R為茚，n為1至10。
第二十四實施例包含根據第一實施例之組合物，其中第一環視情況係經至少一個選自由以下各基團組成之群的取代基取代：羥基、醯基、醯胺基、醯氧基、烷基、經取代烷基、烷氧基、經取代烷氧基、烯基、經取代烯基、炔基、經取代炔基、胺基、經取代胺基、胺醯基、芳基、經取代芳基、芳氧基、經取代芳氧基、環烷氧基、經取代環烷氧基、羧基、羧酯、氰基、硫醇、硫烷基、經取代硫烷基、硫芳基、經取代硫芳基、硫雜芳基、經取代硫雜芳基、硫環烷基、經取代硫環烷基、硫雜環基、經取代硫雜環基、環烷基、經取代環烷基、鹵基、硝基、雜芳基、經取代雜芳基、雜環基、經取代雜環基、雜芳氧基、經取代雜芳氧基、雜環基氧基或經取代雜環基氧基，或其組合。
第二十五實施例包含根據第一實施例之組合物，其中藉由[4+2]環加成使R與富勒烯共價鍵結。
第二十六實施例包含根據第一實施例之組合物，其中藉由一或兩個共價鍵使R與富勒烯共價鍵結。
第二十七實施例包含根據第一實施例之組合物，其中藉由兩個鍵使R與富勒烯共價鍵結。
第二十八實施例包含根據第一實施例之組合物，其中藉由兩個碳-碳鍵使R與富勒烯共價鍵結。
第二十九實施例包含根據第一實施例之組合物，其中藉由在富勒烯[6,6]位置之兩個碳-碳鍵使R與富勒烯共價鍵結。
第三十實施例包含根據第一實施例之組合物，其中富勒烯包含C60 、C70 或C84 富勒烯或其組合。
第三十一實施例包含根據第一實施例之組合物，其中富勒烯僅包含碳。
第三十二實施例包含根據第一實施例之組合物，其中富勒烯除R外包含至少一個與富勒烯鍵結之衍生基團。
第三十三實施例包含根據第三實施例之組合物，其中p型材料包含共軛聚合物。
第三十四實施例包含根據第一實施例之組合物，其中p型材料包含在有機溶劑或水中可溶或可分散之共軛聚合物。
第三十五實施例包含根據第一實施例之組合物，其中p型材料包含聚噻吩。
第三十六實施例包含根據第一實施例之組合物，其中p型材料包含區位規則聚噻吩。
第三十七實施例包含根據第一實施例之組合物，其中n型與p型材料以重量計係以約0.1至4.0之p型比約1之n型的比率存在。
第三十八實施例包含根據第一實施例之組合物，其中p型材料包含聚噻吩且R基團為視情況經取代之茚，且組合物呈具有約10nm至約300nm之膜厚度的膜之形式。
第三十九實施例包含根據第一實施例之組合物，其中p型材料包含區位規則聚噻吩且R基團為茚。
第四十實施例包含根據第一實施例之組合物，其中P型材料包含區位規則聚噻吩且R基團為茚且組合物另外包含至少兩種溶劑。
第四十一實施例包含含有混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中該n型材料包含至少一種富勒烯衍生物，該至少一種富勒烯衍生物包含至少一個[6,6]富勒烯鍵結位點，其中[6,6]鍵結位點之兩個碳原子均與基團R共價鍵結。
第四十二實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中基團R包含與[6,6]富勒烯鍵結位點直接鍵結之第一環。
第四十三實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中基團R包含與[6,6]富勒烯鍵結位點直接鍵結之第一環及與第一環稠合之第二環。
第四十四實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中基團R包含與[6,6]富勒烯鍵結位點直接鍵結之第一五員碳環及與第一環稠合之第二六員碳環。
第四十五實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中基團R包含視情況經取代茚。
第四十六實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中基團R包含茚。
第四十七實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中p型材料包含共軛聚合物。
第四十八實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中p型材料包含聚噻吩。
第四十九實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中p型材料包含區位規則聚噻吩。
第五十實施例包含根據第四十一實施例之組合物，其中p型材料包含區位規則聚噻吩且基團R為視情況經取代茚。
第五十一實施例包含含有混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中該n型材料包含富勒烯衍生物，該富勒烯衍生物包含至少一種藉由[4+2]環加成與至少一個衍生部分共價鍵結之富勒烯。
第五十二實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中衍生部分包含與富勒烯直接鍵結之第一環。
第五十三實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中衍生部分包含與富勒烯直接鍵結之第一環及與第一環稠合之第二環。
第五十四實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中衍生部分包含與富勒烯鍵結位點直接鍵結之第一五員碳環及與第一環稠合之第二六員碳環。
第五十五實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中衍生部分包含視情況經取代茚。
第五十六實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中衍生部分包含茚。
第五十七實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中p型材料包含共軛聚合物。
第五十八實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中p型材料包含聚噻吩。
第五十九實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中p型材料包含區位規則聚噻吩。
第六十實施例包含根據第五十一實施例之組合物，其中p型材料包含區位規則聚噻吩且衍生部分為視情況經取代茚。
第六十一實施例包含一種光伏打裝置，其包含至少一個陽極、至少一個陰極及至少一個活性層，其中該活性層包含含有混合物之組合物，該混合物包含：(i)至少一種p型材料，(ii)至少一種n型材料，其中該n型材料包含以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代之不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中第一環直接與富勒烯鍵結。
第六十二實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中該裝置與包含P3HT-PCBM活性層之大體上類似之裝置相比顯示至少5%之效率增大。
第六十三實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中該裝置與包含P3HT-PCBM活性層之大體上類似之裝置相比顯示至少15%之效率增大。
第六十四實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中該裝置另外包含至少一個電洞注入層。
第六十五實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中該裝置另外包含至少一個包含聚噻吩之電洞注入層。
第六十六實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中該裝置另外包含至少一個包含區位規則聚噻吩之電洞注入層。
第六十七實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中R基團包含視情況經取代茚基團。
第六十八實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中R基團包含茚基團。
第六十九實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中R基團包含視情況經取代茚基團，p型材料包含至少一種區位規則聚噻吩。
第七十實施例包含根據第六十一實施例之裝置，其中R基團包含視情況經取代茚基團，p型材料包含至少一種區位規則聚噻吩且該裝置另外包含含有區位規則聚噻吩之電洞注入層。
第七十一實施例包含製造包含混合物之組合物的方法，其包含(i)提供至少一種p型材料，(ii)提供至少一種n型材料，其中n型材料包含以F*-(R)n 表示之富勒烯衍生物及其溶劑合物、鹽及混合物，其中n至少為1，F*包含具有包含六員及五員環之表面的富勒烯；且R包含至少一個視情況經取代、不飽和或飽和碳環或雜環第一環，其中該第一環係與富勒烯直接鍵結，(iii)組合p型與n型材料以形成混合物，其中混合物另外包含至少一種溶劑。
第七十二實施例包含根據第七十一實施例之方法，其中混合物包含至少兩種溶劑。
第七十三實施例包含根據第七十一實施例之方法，其另外包含移除溶劑及使混合物形成為膜。
第七十四實施例包含根據第七十一實施例之混合物，其中R包含視情況經取代茚。
第七十五實施例包含根據第七十一實施例之混合物，其中R包含茚。
第七十六實施例包含含有活性層之光伏打電池，該活性層包含諸如聚噻吩及區位規則聚噻吩之共軛聚合物作為p型材料，及至少一種富勒烯衍生物作為n型材料，其中富勒烯衍生物可為C60 、C70 或C84 ，且其中富勒烯亦可以茚基團而官能化，藉此可達成效率改良。
改良之方法
上文實施例可進一步經受富勒烯衍生物製造之改良方法。
一個實施例提供一種方法，其包含：使至少一種富勒烯與茚、至少一種經取代茚或其組合在實質上不存在任何除茚或經取代茚外之溶劑的情況下反應。
該等方法包括進行化學反應之步驟，使反應逐漸完成之步驟，及例如藉由層析使不同反應產物自彼此純化之步驟。舉例而言，可形成單加合物，可形成雙加合物，可形成參加合物，可形成四加合物，可形成五加合物，且可形成六加合物，及包括更高級加合物之類似物。可形成此等加合物之混合物。在許多情況下，加合物中一者可基於最大反應產率而經識別為主要反應產物。混合物可以(例如)層析來分離。在第一分離步驟中，分離可係基於每個富勒烯分子之衍生基團之數目。在額外分離步驟中，必要時可分離相同衍生物(例如，參取代衍生物)之不同異構體。
如上所述，可使用多種富勒烯。舉例而言，如上所述，富勒烯可為(例如)C60 或C70 富勒烯。可使用上述衍生物，詳言之包括茚及經取代茚衍生物。
可改適反應條件以將反應向較高級衍生化作用推動，例如參、四、五及六，而非僅僅單或雙。
舉例而言，如上所述，反應可產生包含衍生富勒烯(諸如茚-富勒烯衍生物或反應產物)之混合物的反應產物，其中主要反應產物可為(例如)參取代或四取代茚-富勒烯反應。此等衍生物中每一者可包含如在此項技術中已知之複數種異構體。
諸如茚或經取代茚之衍生化合物可至少在某種程度上用作溶劑。在某些實施例中，大體上可不使用額外溶劑，以致唯一溶劑實質上為衍生化合物，諸如茚或經取代茚。相對於諸如茚或經取代茚之衍生化合物之量，額外溶劑之量可(例如)小於約20重量%，或小於約5重量%。
反應時間可為(例如)約48h或48h以下，或約24h或24h以下。其可為(例如)約6h至約48h，或約12h至約24h。
莫耳過量之諸如茚或經取代茚之衍生化合物可用於與富勒烯之反應中。過量可量測為呈比率之衍生化合物莫耳量相對於富勒烯莫耳量。舉例而言，可使用過量茚或經取代茚。舉例而言，過量可為至少約100，或至少約300，或至少約500，或至少約600。可使用足夠之諸如茚或經取代茚之衍生化合物以使富勒烯完全可溶。就mg富勒烯對於mL衍生化合物(諸如茚或經取代茚)而言，該量可為(例如)至少約10mg/mL。
反應溫度可為(例如)至少約150℃，或至少約180℃。
反應壓力可為(例如)至少約一個大氣壓，或至少約1.2個大氣壓，或至少約2個大氣壓，或至少約5個大氣壓。
相對於未反應之富勒烯與富勒烯反應產物之總量，最豐反應產物可以至少約40重量%，或至少約50%，或至少約60%存在。分離之已知儀器方法，如層析，及相關軟體可用以量測此等相對量。
在反應處理中，可使用在富勒烯分離之技術中已知之方法。舉例而言，可將反應混合物調節至諸如室溫之受控溫度且自反應溫度向下冷卻。可添加諸如醇(如甲醇或乙醇)之溶劑以使富勒烯衍生物沈澱。可藉由(例如)過濾自液體分離固體。可沖洗且乾燥固體。可使固體經受諸如層析之進一步分析，且個別組份可藉由在此項技術中已知之方法來分離。
該方法亦提供使諸如茚、經取代茚或其組合之衍生化合物與富勒烯在最豐反應產物為參衍生物或四衍生物之反應條件下反應。舉例而言，可改適之反應條件可為(例如)溫度、壓力、諸如茚或經取代茚之衍生化合物之量及反應時間。可大體上免除溶劑。
在一實施例中，富勒烯可在第一步中衍生。接著可分離產物，諸如單加合物、雙加合物或參加合物。接著可使反應混合物經受新反應且繼續作為新反應。舉例而言，可進行另一富勒烯衍生反應。
可使富勒烯之混合物經受衍生反應。舉例而言，可使用C60 與C70 之混合物。或可自富勒烯反應器取得所產生之產物的萃取物且可加以使用。
經受衍生反應之富勒烯本身可為衍生之富勒烯，諸如具有一個、兩個、三個、四個或四個以上衍生基團於其上(諸如PCBM)之富勒烯化合物。
在富勒烯之衍生反應中，可包括一或多種添加劑以改良反應。舉例而言，可添加酸或鹼。可添加一或多種金屬。添加劑可有助於防止(例如)茚或經取代茚之聚合。
經由衍生反應，兩個或兩個以上富勒烯可分子間繫栓(tethered)。舉例而言，富勒烯可首先藉由與茚之反應來衍生，隨後可使其反應產物與額外富勒烯反應以產生分子間繫栓產物。在另一實例中，富勒烯可首先藉由與除茚外之某種化合物之反應來衍生，可使其反應產物與茚及視情況其他富勒烯或富勒烯衍生物反應以產生分子間繫栓產物。在任一情況下，分子間繫栓產物均可視情況藉由與另一化合物反應來經受後續衍生作用。
或者，可發生經由衍生反應之分子內繫栓。舉例而言，富勒烯可首先以茚衍生，且在相同富勒烯上之反應性基團隨後彼此反應以形成一或多種分子內繫栓。在另一實例中，富勒烯可首先藉由與除茚外之某種化合物反應來衍生，可使其反應產物與茚反應以形成一或多種分子內繫栓。在任一情況下，分子間繫栓產物均可視情況藉由與另一化合物反應來經受後續衍生作用。
工作實例
使用非限制性工作實例來進一步描述各種所主張之實施例。
實例1：合成C 60 -茚加合物
已使用參考文獻(Puplovskis等人「New Route for [60]Fullerene Functionalization in[4+2]Cycloaddition Reaction Using Indene.」Tetrahedron Lett. 1997 ,38,285-288)中之描述合成了C60 茚加合物作為起點。以約6mg mL-1 之濃度將C60 溶解於鄰二氯苯中。相對於C60 添加12倍莫耳過量之茚且將所得混合物回流隔夜。在減壓下蒸發大部分溶劑且在添加乙醇之後發生沈澱。將所得固體乾燥，再溶解於甲苯中且接著藉助於高壓液相層析使用安裝於Agilent 1100系列儀器(配備有在330nm下操作之可變波長偵測器)上之Cosmosil Buckyprep分析柱(250×4.6mm,Nacalai Tesque,Inc.)來分析。將流動速率為1ml min-1 之甲苯用於溶離。溶離時間為約5.4min之峰及在4min周圍之一組峰係分別歸結於C60 茚單加合物及雙加合物。在4min周圍具有極接近溶離時間之若干峰的存在係與若干異構體之存在一致。先前已對於諸如C60 PCBM之其他富勒烯衍生物觀察到短於未官能化C60 之溶離時間(約8.1min)的溶離時間。發現多次加成引起溶離時間進一步減少。將五溴苄基-官能化二氧化矽相用於藉助於急驟層析之純化。將純甲苯及甲苯/環己烷混合物用於純化。所收集溶離份之HPLC分析展示C60 -茚單加合物之純度為98.5%且不同雙加合物之混合物的純度為約95%。
實例2：合成C 70 -茚單加合物
遵循為C60 -茚加合物開發之程序來合成C70 茚單加合物。將C70 溶解於鄰二氯苯中。在添加12倍莫耳過量之茚後，保持回流8h。在減壓下減小體積及添加乙醇之後，將固體回收，乾燥且再溶解於甲苯中。可能由於與C60 -加合物合成相比反應時間減少，因此使用與上文所述相同之程序的HPLC分析展示主要存在單加合物。使用急驟層析之純化使得C70 -單加合物以98.6%之純度分離。下文給出相應HPLC層析譜。已識別在C70 籠上呈現不同加成位點之兩種主要異構體。
實例3：合成C 60 (C 9 H 8 ) 3 程序A：
使用1L平底三頸燒瓶將5g C60 溶解於500mL鄰二氯苯中。添加26倍過量之茚且在惰性氣體(氬)氣氛中將混合物回流65小時。在逐漸冷卻之後，添加五倍過量之甲醇，使產物混合物沈澱且藉由過濾使用1μm孔徑之濾紙來回收。在以甲醇沖洗且在熱板上乾燥之後，將所得固體溶解於環己烷-甲苯混合物(7:1體積)中。藉助於高壓液相層析(HPLC)之分析(在330nm下進行UV-Vis偵測且使用具有甲苯來溶離之Cosmosil Buckyprep分析柱(4.6×250mm))已展示以下組成：C60 ：<1%，C60 (C9 H8 )：3%，C60 (C9 H8 )2 ：43%，C60 (C9 H8 )3 ：49%且C60 (C9 H8 )4 ：4%。在中壓(10psig)下使用矽膠60(230-400目，Alfa Aesar)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(7:1體積)之急驟層析分離之後回收1.5g C60 (C9 H8 )3 。藉由使用較小粒度之矽膠(400-600目)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(9:1體積)，可達成六種C60 (C9 H8 )3 異構體之分離。
程序B：
將5g C60 溶解於500mL茚中，其對應於約600倍過量之茚。在150℃下在惰性氣體(氬)下將混合物攪拌18h。在完成之後，使所得溶液之體積在真空下減少至約200mL且添加800mL甲苯。攪拌此混合物，同時緩慢添加5L甲醇且進行性地發生沈澱。使用1μm濾紙來過濾所得沈澱，以甲醇沖洗且在熱板上乾燥。將所得固體溶解於環己烷-甲苯混合物(3:1體積)中。藉助於高壓液相層析(HPLC)之分析(在330nm下進行UV-Vis偵測且使用具有甲苯以便溶離之Cosmosil Buckyprep分析柱(4.6×250mm))已展示以下組成：C60 /C60 (C9 H8 )：1%，C60 (C9 H8 )2 ：5%，C60 (C9 H8 )3 ：48%，C60 (C9 H8 )4 ：38%且C60 (C9 H8 )5 /C60 (C9 H8 )6 ：7%。在中壓(10psig)下使用矽膠60(230-400目，Alfa Aesar)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(3:1體積)之急驟層析分離之後回收大部分C60 (C9 H8 )3 。藉由使用較小粒度之矽膠(400-600目)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(9:1體積)，達成六種觀察到之C60 (C9 H8 )3 異構體之分離。
實例4：合成C 60 (C 9 H 8 ) 4
使用1L平底三頸燒瓶，將5gC60 溶解於500mL茚中，其對應於約600倍過量之茚。將混合物在惰性氣體(氬)下回流(181℃)18h。在完成之後，使所得溶液之體積在真空下減少至約200mL且添加800mL甲苯。攪拌此混合物，同時緩慢添加5L甲醇且進行性地發生沈澱。使用1μm濾紙來過濾所得沈澱，以甲醇沖洗且在熱板上乾燥。將所得固體溶解於環己烷-甲苯混合物(3:1體積)中。藉助於高壓液相層析(HPLC)之分析(在330nm下進行UV-Vis偵測且使用具有甲苯以便溶離之Cosmosil Buckyprep分析柱(4.6×250mm))已展示以下組成：C60 /C60 (C9 H8 )：<1%，C60 (C9 H8 )2 ：3%，C60 (C9 H8 )3 ：27%，C60 (C9 H8 )4 ：50%且C60 (C9 H8 )5 /C60 (C9 H8 )6 ：19%。在中壓(3atm至5atm)下使用矽膠60(230-400目，Alfa Aesar)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(3:1體積)之急驟層析分離之後回收900mg C60 (C9 H8 )4 。藉由急驟層析使用較小粒度之矽膠(400-600目)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(9:1體積)，可達成C60 (C9 H8 )4 異構體之間的分離。
實例5：合成C 60 (C 9 H 8 ) 5 及C 60 (C 9 H 8 ) 6
使用1L平底三頸燒瓶，將5gC60 溶解於500mL茚中，其對應於約600倍過量之茚。將混合物在惰性氣體(氬)下回流(181℃)18h。在完成之後，使所得溶液之體積在真空下減少至約200mL且添加800mL甲苯。攪拌此混合物，同時緩慢添加5L甲醇且進行性地發生沈澱。使用1μm濾紙來過濾所得沈澱，以甲醇沖洗且在熱板上乾燥。將所得固體溶解於環己烷-甲苯混合物(3:1體積)中。藉助於高壓液相層析(HPLC)之分析(在330nm下進行UV-Vis偵測且使用具有甲苯以便溶離之Cosmosil Buckyprep分析柱(4.6×250mm))已展示以下組成：C60 /C60 (C9 H8 )：<1%，C60 (C9 H8 )2 ：3%，C60 (C9 H8 )3 ：27%，C60 (C9 H8 )4 ：50%且C60 (C9 H8 )5 /C60 (C9 H8 )6 ：19%。藉由在中壓(3atm至5atm)下之急驟層析分離使用矽膠60(230-400目，Alfa Aesar)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(3:1體積)之後回收C60 (C9 H8 )5 與C60 (C9 H8 )6 之混合物。藉由急驟層析使用較小粒度之矽膠(400-600目)及用於溶離之環己烷-甲苯混合物(9:1體積)，可達成C60 (C9 H8 )5 與C60 (C9 H8 )6 之間的分離。
實例6：以C 60 合成1,3-雙(3-茚基)乙烷加合物
向圓底燒瓶中添加2.00g(2.76mmol)C60 及120mL鄰二氯苯。此在氮下攪拌直至完全溶解。向此溶液中添加0.788g(3.04mmol)市售1,2-雙(3-茚基)乙烷且攪拌所得混合物且在氮下加熱至回流隔夜且允許冷卻。
以矽膠柱層析來純化混合物。藉由循環伏安法之分析展示間隔150mV之兩組峰，其表示取代基數目之單一增大(在此情況下，單加合物至雙加合物)。因此，確定混合物含有單-[1,2-雙(3-茚基)乙烷]-C60 加合物及雙-[1,2-雙(3-茚基)乙烷]-C60 加合物。
實例7：製備聚噻吩
如在Loewe等人Adv .Mater . 1999,11,250-253中所述使用2,5-二溴-3-己基噻吩以代替2,5-二溴-十二基噻吩，且使用0.0028當量Ni(dppp)Cl2 以代替0.01當量來製備Plexcore P3HT。將氯仿用作溶離劑藉由GPC量測之分子量為69,000,1.35PDI。
實例8：使用C 60 茚加合物來製造太陽電池裝置
製備光伏打裝置，其包含(i)在購自Thin Film Devices(位於Anaheim,CA)之玻璃基板上之圖案化氧化銦錫(ITO，陽極，60Ω/平方)，(ii)包含購自HC Stark之PEDOT/PSS(AI4083)的HIL薄層(30nm厚)，(iii)100nm活性層，其包含Plexcore P3HT(如在實例7中所述來製備，與n型摻合，其為甲橋富勒烯[6,6]-苯基C61 -丁酸甲酯(PCBM)(購自位於Westwood,MA之Nano-C))、C60 -茚單加合物或C60 -茚雙加合物(富勒烯加合物係如在上文實例中所述來製備)，及(iv)Ca/Al雙層陰極。
在超音浴中以清潔劑、熱水及有機溶劑(丙酮及醇)清潔圖案化ITO玻璃基板，且以臭氧電漿處理，隨即進行裝置層沈積。接著將HIL溶液(Baytron AI 4083)旋塗於圖案化ITO玻璃基板上以達成30nm之厚度。將膜在氮氣氛中在150℃下乾燥30min。在鄰二氯苯中將活性層調配為1.2:1重量比之P3HT:n型摻合物(將調配物制為0.024體積%固體)且接著將其旋至HIL膜上而對HIL無損害(藉由AFM檢驗)。
接著將膜在手套箱中在175℃下退火30分鐘。其次，將5nm Ca層經由遮蔽罩熱蒸鍍於活性層上，接著沈積150nmAl層。接著經由玻璃蓋片(毯)囊封(以EPO-TEK OG112-4 UV可固化膠密封)來囊封裝置。囊封之裝置係在UV輻射下(80mW/cm2 )固化4分鐘且測試如下。
使用配備有Keithley 2400源計量錶及Oriel 300W太陽模擬器(基於輸出強度為100mW/cm2 (AM1.5G)之Xe燈)之系統來量測裝置在白光曝光(Air Mass 1.5 Global Filter)下之光伏打特徵。使用NREL保證Si-KG5矽光二極體來設置光強度。
與如上所述將PCBM用作n型材料製得之對照裝置相比，將為各裝置量測之Jsc、Voc及效率展示於下表中。在圖4中進一步說明資料。
圖1展示典型導電聚合物光伏打(太陽電池)。
圖2展示C70 PCBM相對於C60 PCBM改良之效能。
圖3提供C60 PCBM:P3HT相對於C70 PCBM:P3HT(在二氯苯中製備)之AFM影像。圓圈表示在C60 PCBM系統中之相分離-在C70 PCBM活性層中此等域不存在。
圖4提供與對照物相比，包含茚衍生物之裝置的光伏打資料。
(無元件符號說明)

Claims (33)

  1. 一種製造富勒烯衍生物的方法，其包含：使至少一種富勒烯與茚、至少一種經取代茚或其組合反應，其中除茚、該經取代茚或其組合外之任何溶劑的體積含量相對於茚之體積含量係小於約20%，且其中該富勒烯係完全溶解；其中在該反應開始時，茚、經取代茚或其組合之莫耳量相對於富勒烯之莫耳量為至少約300；且其中該反應提供茚-富勒烯反應產物之混合物，其中該主要反應產物為雙取代、參取代或四取代茚富勒烯衍生物。
  2. 如請求項1之方法，其中該方法包含使該至少一種富勒烯與茚反應。
  3. 如請求項1之方法，其中該反應係在完全不存在任何除茚或經取代茚外之溶劑的情況下進行。
  4. 如請求項1之方法，其包含使至少兩種富勒烯反應。
  5. 如請求項1之方法，其中該富勒烯為C60 、C70 富勒烯或其組合。
  6. 如請求項1之方法，其中該富勒烯包含至少一C60 富勒烯。
  7. 如請求項1之方法，其中該富勒烯至少包含C60 與C70 富勒烯之混合物。
  8. 如請求項1之方法，其中該至少一種富勒烯包含富勒烯衍生物。
  9. 如請求項1之方法，其中該至少一種富勒烯包含至少第一富勒烯與至少第二富勒烯之混合物，且其中在該反應步驟之後，使所反應之該第一富勒烯與該第二富勒烯經受分離步驟。
  10. 如請求項1之方法，其中該反應提供茚-富勒烯反應產物之混合物，其中該主要反應產物為雙取代茚富勒烯衍生物。
  11. 如請求項1之方法，其中該反應提供茚-富勒烯反應產物之混合物，其中該主要反應產物為參取代茚富勒烯衍生物。
  12. 如請求項1之方法，其中該反應提供茚-富勒烯反應產物之混合物，其中主要反應產物為四取代茚富勒烯衍生物。
  13. 如請求項1之方法，其中任何額外溶劑之量相對於茚或經取代茚或其組合之量係小於約5體積%。
  14. 如請求項1之方法，其中該反應係進行約48小時或48小時以下。
  15. 如請求項1之方法，其中該反應係進行約24小時或24小時以下。
  16. 如請求項1之方法，其中在該反應開始時，茚、經取代茚或其組合之莫耳量相對於富勒烯之莫耳量為至少約500。
  17. 如請求項1之方法，其中在該反應開始時，茚、經取代茚或其組合之莫耳量相對於富勒烯之莫耳量為至少約 600。
  18. 如請求項1之方法，其中反應係在至少150℃之溫度下進行。
  19. 如請求項1之方法，其中反應係在至少180℃之溫度下進行。
  20. 如請求項1之方法，其中該反應係在至少1.2大氣壓之壓力下進行。
  21. 如請求項1之方法，其中該反應係在至少5大氣壓之壓力下進行。
  22. 如請求項1之方法，其進一步包含分離每個富勒烯包含至少四個茚或經取代茚之茚-富勒烯衍生物之步驟。
  23. 如請求項1之方法，其進一步包含移除茚或經取代茚之步驟，且進一步包含使茚衍生富勒烯沈澱之步驟。
  24. 如請求項1之方法，其中在該反應步驟之後，形成反應產物，且自此產物取得萃取物以產生殘餘反應產物，且使該殘餘反應產物經受進一步反應。
  25. 如請求項1之方法，其進一步包含移除茚或經取代茚之步驟，且進一步包含使茚衍生富勒烯沈澱之步驟，其中該富勒烯為C60 或C70 富勒烯，該反應係經進行24h或24h以下，該反應係在至少約150℃之溫度下進行，且在該反應開始時，茚、經取代茚或其組合之莫耳量相對於富勒烯之莫耳量為至少約500。
  26. 一種製造富勒烯衍生物的方法，其包含：使至少一種富勒烯與茚、至少一種經取代茚或其組合 反應，其中該富勒烯係完全溶解，且其中該反應係在實質上不存在任何除茚、經取代茚或其組合外之溶劑的情況下進行。
  27. 如請求項26之方法，其中該反應產物為富勒烯-茚衍生物之混合物，且經純化之主要反應產物為參衍生物。
  28. 如請求項26之方法，其中該反應產物為富勒烯-茚衍生物之混合物，且該主要反應產物為四衍生物。
  29. 如請求項26之方法，其中該反應產物包含至少一種相對於未反應之富勒烯與富勒烯反應產物之總量可以至少40重量%之產率分離的產物。
  30. 如請求項26之方法，其中該反應產物包含至少一種相對於未反應之富勒烯與富勒烯反應產物之總量可以至少50重量%之產率分離的產物。
  31. 如請求項26之方法，其中該反應產物包含至少一種相對於未反應之富勒烯與富勒烯反應產物之總量可以至少60重量%之產率分離的產物。
  32. 如請求項26之方法，其中茚、經取代茚或其組合之莫耳量相對於富勒烯之莫耳量為至少約500。
  33. 如請求項26之方法，其中反應係在至少150℃之溫度下進行。
TW097149955A 2007-12-21 2008-12-19 包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置及製造富勒烯衍生物之改良方法 TWI473761B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1642007P 2007-12-21 2007-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200948711A TW200948711A (en) 2009-12-01
TWI473761B true TWI473761B (zh) 2015-02-21

Family

ID=40568141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097149955A TWI473761B (zh) 2007-12-21 2008-12-19 包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置及製造富勒烯衍生物之改良方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8715606B2 (zh)
EP (1) EP2242719B1 (zh)
JP (1) JP5599723B2 (zh)
KR (1) KR101597373B1 (zh)
TW (1) TWI473761B (zh)
WO (1) WO2009086210A2 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101529610B (zh) 2006-06-13 2013-01-02 普雷克托尼克斯公司 包含富勒烯及其衍生物的有机光伏器件
EP2200649A4 (en) 2007-10-19 2012-09-26 Univ California COMPOSITIONS AND METHODS FOR TREATING CNS INFUSION, PSYCHOSIS, DELIRE, PTSD OR PTSS
EP2242786A1 (en) * 2008-02-15 2010-10-27 Plextronics, Inc. Novel compositions and methods including alternating copolymers comprising dithienopyrrole units
US9231214B2 (en) * 2008-04-08 2016-01-05 The Regents Of The University Of California Photovoltaic devices including self-assembling fullerene derivatives for improved efficiencies
WO2011002927A2 (en) * 2009-06-30 2011-01-06 Plextronics, Inc. Novel compositions, methods and polymers
TWI405362B (zh) * 2009-11-19 2013-08-11 Univ Nat Cheng Kung 具奈米結構界面之有機高分子太陽能電池及其製造方法
JP5573140B2 (ja) * 2009-12-10 2014-08-20 コニカミノルタ株式会社 有機光電変換素子、太陽電池及び光センサアレイ
JP5742204B2 (ja) * 2010-03-26 2015-07-01 三菱化学株式会社 光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュール
US8502195B2 (en) * 2010-07-09 2013-08-06 The Regents Of The University Of Michigan Carbon nanotube hybrid photovoltaics
WO2012078517A1 (en) * 2010-12-06 2012-06-14 Plextronics, Inc. Inks for solar cell inverted structures
EP2655250A1 (en) * 2010-12-23 2013-10-30 The University of Melbourne Continuous process for the functionalization of fullerenes
WO2012116017A2 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Rieke Metals Inc. Polythiophene–fullerene conjugates for photovoltaic cells
KR101303083B1 (ko) * 2011-04-11 2013-09-03 부산대학교 산학협력단 신규한 풀러렌 유도체 및 이를 이용하여 제작한 광기전력 소자
FR2975831B1 (fr) * 2011-05-27 2013-11-22 Arkema France Composition d'une cellule photovoltaique organique d'un module photovoltaique
EP2779262A4 (en) * 2011-11-07 2015-10-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp PHOTOVOLTAIC CONVERSION ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
FR2989091B1 (fr) * 2012-04-06 2015-07-03 Arkema France Copolymeres a bloc dispersants de nanocharges dans l'eau
EP2857429A4 (en) 2012-05-31 2015-04-22 Mitsubishi Chem Corp COPOLYMER, ORGANIC SEMICONDUCTOR MATERIAL, ORGANIC ELECTRICAL DEVICE AND SOLAR CELL MODULE
JP6131949B2 (ja) 2012-06-01 2017-05-24 三菱化学株式会社 金属酸化物含有半導体層の製造方法及び電子デバイス
EP2698834A1 (en) 2012-08-17 2014-02-19 LANXESS Deutschland GmbH Fullerene derivatives with reduced electron affinity and a photovoltaic cell using the same
US9502658B2 (en) 2013-04-22 2016-11-22 Nano-C, Inc. Fullerene derivatives and related materials, methods, and devices
CN105531267B (zh) * 2013-09-11 2018-11-30 默克专利有限公司 环己二烯富勒烯衍生物
EP2905277A1 (en) 2014-02-07 2015-08-12 LANXESS Deutschland GmbH 1',2',5'-trisubstituted Fulleropyrrolidines
BR112016029053B1 (pt) * 2014-06-17 2022-09-20 Nano-C, Inc Derivados de fulereno, composição e formulação compreendendo os mesmos, uso dos mesmos como um material semicondutor, e dispositivo eletrônico, componente, montagem e heterojunção de volume comprendendo os mesmos
JP6596769B2 (ja) * 2014-10-24 2019-10-30 昭和電工株式会社 樹脂組成物
JP6659932B2 (ja) * 2015-12-03 2020-03-04 昭和電工株式会社 潤滑油組成物
CN114899322A (zh) * 2022-04-25 2022-08-12 华侨大学 富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1642007A (en) 1925-10-01 1927-09-13 Balthasar John Automatic safety gas cock
DE4110263A1 (de) 1991-03-28 1992-10-01 Hoechst Ag Waessrige dispersion aus intrinsisch elektrisch leitfaehigen polyalkoxythiophenen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
US5273729A (en) * 1991-05-24 1993-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Combustion method for producing fullerenes
US5331183A (en) 1992-08-17 1994-07-19 The Regents Of The University Of California Conjugated polymer - acceptor heterojunctions; diodes, photodiodes, and photovoltaic cells
DE4312475A1 (de) 1993-04-16 1994-10-20 Hoechst Ag Fullerenalkohole
WO1995026925A1 (en) * 1994-03-30 1995-10-12 Massachusetts Institute Of Technology Production of fullerenic nanostructures in flames
US6166172A (en) * 1999-02-10 2000-12-26 Carnegie Mellon University Method of forming poly-(3-substituted) thiophenes
US6454880B1 (en) 1999-09-29 2002-09-24 Herbert (Lonny) A. Rickman, Jr. Material for die casting tooling components, method for making same, and tooling components made from the material and process
CA2458223C (en) 2001-08-31 2012-02-21 Nano-C, Inc. Method for combustion synthesis of fullerenes
US6602974B1 (en) * 2001-12-04 2003-08-05 Carnegie Mellon University Polythiophenes, block copolymers made therefrom, and methods of forming the same
US7147936B2 (en) * 2002-08-23 2006-12-12 Agfa Gevaert Layer configuration with improved stability to sunlight exposure
AU2003271146A1 (en) * 2002-11-28 2004-06-18 Nippon Oil Corporation Photoelectric conversion element
US7462774B2 (en) * 2003-05-21 2008-12-09 Nanosolar, Inc. Photovoltaic devices fabricated from insulating nanostructured template
JP2005116617A (ja) 2003-10-03 2005-04-28 Sharp Corp 光電変換素子及び太陽電池
JP2005263692A (ja) 2004-03-18 2005-09-29 Mitsubishi Chemicals Corp フラーレン誘導体及び光電変換材料
US7329709B2 (en) * 2004-06-02 2008-02-12 Konarka Technologies, Inc. Photoactive materials and related compounds, devices, and methods
US7790979B2 (en) 2004-09-24 2010-09-07 Plextronics, Inc. Heteroatomic regioregular poly(3-substitutedthiophenes) for photovoltaic cells
KR101314877B1 (ko) 2005-02-10 2013-10-04 플렉스트로닉스, 인크 정공 주입/수송 층 조성물 및 장치
EP1864300A4 (en) 2005-03-16 2009-12-02 Plextronics Inc SOLUBLE POLY (THIOPHENES) COPOLYMERS WITH IMPROVED ELECTRONIC EFFICIENCY
JP5023455B2 (ja) * 2005-03-28 2012-09-12 大日本印刷株式会社 有機薄膜太陽電池の製造方法および有機薄膜太陽電池
KR101275449B1 (ko) * 2005-04-01 2013-06-14 카네기 멜론 유니버시티 위치규칙성 중합체, 폴리티오펜 및 블록 공중합체를포함하는 전도성 중합체의 리빙 합성
US20070011739A1 (en) * 2005-06-28 2007-01-11 Shay Zamir Method for increasing the security level of a user machine browsing web pages
US7781673B2 (en) 2005-07-14 2010-08-24 Konarka Technologies, Inc. Polymers with low band gaps and high charge mobility
CN101529610B (zh) * 2006-06-13 2013-01-02 普雷克托尼克斯公司 包含富勒烯及其衍生物的有机光伏器件

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1993/11/22, Walter A. Scrivens," Potent Solvents for C60 and their Utility for the Rapid Acquisition of 13C NMR Data for Fullerenes", OFFICE OF NAVAL RESEARCH, GRANT: N00014-89-J-3062, R&T Code 4132084, Technical Report No. 27 *
1997/12/31, Austris Pupiovskis," New Route for [60]Fullerene Functionalisation in [4+2] Cycloaddition Reaction Using Indene", Tetrahedron Letters, Vol. 38, No. 2, pp. 285-288, 1997 *
1999/12/31, Yasujiro Murata," Solid-State [4 + 2] Cycloaddition of Fullerene C60 with Condensed Aromatics Using a High-Speed Vibration Milling Technique", J. Org. Chem. 1999, 64, 3483-3488 *
2002/05/14, Nadia Camaioni," Solar cells based on poly(3-alkyl)thiophenes and [60]fullerene:a comparative study", The Royal Society of Chemistry 2002, J. Mater. Chem., 2002, 12, 2065–2070 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR101597373B1 (ko) 2016-02-24
EP2242719B1 (en) 2015-03-25
EP2242719A2 (en) 2010-10-27
US20090176994A1 (en) 2009-07-09
KR20100100894A (ko) 2010-09-15
WO2009086210A3 (en) 2010-07-15
JP5599723B2 (ja) 2014-10-01
JP2011508716A (ja) 2011-03-17
WO2009086210A2 (en) 2009-07-09
US8715606B2 (en) 2014-05-06
TW200948711A (en) 2009-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI473761B (zh) 包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置及製造富勒烯衍生物之改良方法
TWI430493B (zh) 包含富勒烯及其衍生物之有機光伏打裝置
KR20110058808A (ko) 유기 태양 전지 제조를 위한 개선된 용매계
He et al. Biindene-C60 adducts for the application as acceptor in polymer solar cells with higher open-circuit-voltage
TW201219443A (en) Alternating copolymer and organic photoelectric conversion element
WO2010057087A1 (en) Organic photovoltaic devices comprising substituted endohedral metallofullerenes
Jia et al. Synthesis of four-armed triphenylamine-based molecules and their applications in organic solar cells
EP2689463A1 (en) Polyhedral oligomeric silsesquioxane-organic/polymeric dyads and its application for organic photovoltaic cells
JP2014181238A (ja) フラーレン誘導体及びそれを含む有機電子デバイス
Isseroff et al. Increasing polymer solar cell active layer efficiency and organization by adding gold-functionalized reduced graphene oxide
TW201241037A (en) Copolymer and organic photoelectric conversion element