包含富勒烯衍生物的有机电子器件
技术领域
本说明书涉及富勒烯衍生物和包含所述富勒烯衍生物的有机电子器件。
本申请要求于2013年5月7日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2013-0051540号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
有机电子器件意指需要使用空穴和/或电子在电子与有机材料之间进行电荷交换的器件。有机电子器件根据工作原理可以分类为两个主要的组。第一组是在其中通过从外部光源进入器件的光子在有机材料层中形成激子的电子器件，这些激子分为电子和空穴，这些电子和空穴通过各自被转移至不同电极而用作电流源(电压源)。第二组是这样的电子器件，其中通过向两个或更多电极施加电压或电流使空穴和/或电子注入有机材料半导体，所述半导体与电极形成界面，所述器件通过注入的电子和空穴工作。
有机电子器件的实例包括有机发光器件、有机太阳能电池、有机晶体管等，这些器件都需要空穴注入或转移材料、电子注入或转移材料或者用于驱动器件的发光材料。在下文中，将详细描述有机太阳能电池，然而，在上述的有机电子器件中，空穴注入或转移材料、电子注入或转移材料或者发光材料以类似的原理使用。
虽然在20世纪70年代就首先提出了太阳能电池的可能性，但是因为效率太低，有机太阳能电池并没有实际使用。
然而，自EastmanKodak的C.W.Tang在1986年示出了使用酞菁铜(CuPc)和苝四羧酸衍生物的具有双层结构的多种太阳能电池商业化的可能性以后，对有机太阳能电池的关注和相关研究便迅速增加，带来了很大的进步。
从此以后，当Yu等人在1995年引入了本体异质结(BHJ)的概念 时，有机太阳能电池在效率方面取得了创新性的进步，开发了溶解度增加的富勒烯衍生物(如PCBM)作为n型半导体材料。
然而，诸如起始材料富勒烯昂贵，难以合成并且没有有利的溶解度的问题，仍然阻碍着电子受体材料的发展。
同时，不断地尝试开发具有低带隙的电子供体材料和具有有利的电荷传输率的电子受体材料以替代现有材料。
现有技术文献
非专利文献
Two-layerorganicphotovoltaiccell(C.W.Tang,Appl.Phys.Lett.,48,183.(1996))
EfficienciesviaNetworkofInternalDonor-AcceptorHeterojunctions(G.Yu,J.Gao,J.C.Hummelen,F.Wudl,A.J.Heeger,Science,270,1789.(1995))
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供包含富勒烯衍生物的有机电子器件。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供了有机电子器件，其包括：第一电极；设置成对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一个或更多个有机材料层，其中所述有机材料层的一个或更多个层包含由以下化学式1表示的富勒烯衍生物。
[化学式1]
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在化学式1中，
n是1至5的整数，
当n是2或更大时，括号内的结构彼此相同或不同，
Cn是C60至C120的富勒烯，
R1至R6彼此相同或不同，各自独立地是氢；卤素基团；硝基；氰基；羧基；羟基；取代或未取代的羰基；磺酸基(-SO3H)；取代或未取代的烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的环烷基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的酯基；取代或未取代的硫酯基；取代或未取代的酰胺基；取代或未取代的醚基；取代或未取代的磺酰基；取代或未取代的烷基硫基；取代或未取代的芳基硫基；取代或未取代的烷基胺基；取代或未取代的芳基胺基；取代或未取代的芳基烷基；取代或未取代的杂芳基烷基；取代或未取代的芳基；或者取代或未取代的包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环基，或者相邻取代基彼此键合以形成取代或未取代的烃环；或者取代或未取代的包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环。
有益效果
包含根据本说明书一个实施方案的富勒烯衍生物的有机电子器件显示出效率增加和/或安全性增加。
根据本说明书一个实施方案的富勒烯衍生物可以单独或者与杂质作为混合物用于有机电子器件(包括有机太阳能电池)，并且可应用真空沉积法、溶液涂覆法等。
包含根据本说明书一个实施方案的富勒烯衍生物的有机电子器件具有优良的光效率和热稳定性，并具有改善的寿命特征。
附图说明
图1是示出了根据本说明书一个实施方案的有机太阳能电池的图。
图2是在根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-10结构中n＝1的化合物的1H-NMR(在C6D4Cl2中)。
图3是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-10结构中n＝1的化合物的液相色谱(HPLC)的图。
图4是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-8结构的液相色谱(HPLC)的图。
图5是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-9结构的液相色谱(HPLC)的图。
图6是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-11结构的NMR图谱的图。
图7是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-11结构的液相色谱(HPLC)的图。
[附图标记]
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
下文中，将详细描述本说明书。
本说明书的一个实施方案提供了包含由化学式1表示的富勒烯衍生物的有机电子器件。
在本说明书的一个实施方案中，R1至R6中的至少一个是取代或未取代的酯基。
R1至R6中的至少一个为酯基可有效增加溶解度和/或具有优良的存储稳定性。因此，在有机电子器件的制造中，具有时间和/或成本的经济 效益。
在本说明书的一个实施方案中，由化学式1表示的富勒烯衍生物提供了包含由以下化学式2表示的富勒烯衍生物的有机电子器件。
[化学式2]
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在化学式2中，Cn、n和R2至R6与化学式1中所限定的那些相同，
R7是氢；取代或未取代的羰基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的芳基烷基；取代或未取代的杂芳基烷基；取代或未取代的环烷基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的芳基；或者取代或未取代的包含个N、O和S原子中一者或更多者的杂环基。
在本说明书的一个实施方案中，由化学式1表示的富勒烯衍生物提供了包含由以下化学式3表示的富勒烯衍生物的有机电子器件。
[化学式3]
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在化学式3中，
Cn、n、R1、R2和R4至R6与化学式1中所限定的那些相同,
R7是氢；取代或未取代的羰基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的芳基烷基；取代或未取代的杂芳基烷基；取代或未取代的环烷基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的芳基；或者取代或未取代的包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环基。
下面描述了取代基的实例，但是取代基并不限于此。
术语“取代”意指与化合物碳原子结合的氢原子变成其他取代基，并且取代基的位置没有限制，只要其是氢原子被取代的位置(即，取代基可取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代基取代时，所述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“取代或未取代的”意指被选自以下的一种或更多种取代基取代，或者不含取代基：卤素基团；硝基；氰基；羧基；羟基；羰基；磺酸基；烷基；烯丙基；烷氧基；环烷基；烯基；酯基；醚基；磺酰基；芳基烷基；杂芳基烷基；芳基或者包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环基。
在本说明书中，卤素基团可包括氟、氯、溴或碘。
在本说明书中，羰基可由![]()
表示。在本文中，R是氢；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
在本说明书中，磺酰基可由-SO2R’表示。在本文中，R’是取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
在本说明书中，烷基可为直链的或支链的，虽然没有特别限制，但是碳原子数优选是1至60。在一个实施方案中，碳原子数是1至24。其具 体实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、癸基、十二烷基、二十烷基、庚基等，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60个碳原子，且其具体实例包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基，3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基、降莰基、金刚烷基等，但不限于此。
在本说明书中，烷氧基可为直链的、支链的或环状的。烷氧基中的碳原子数没有特别限制，但优选为1至60。在一个实施方案中，碳原子数为1至24。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、异丙基氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、2-甲基庚氧基、2-丙基丁氧基、正壬氧基、正癸氧基、苄氧基、对甲基苄氧基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基烷基中的碳原子数没有特别限制，然而，在本说明书的一个实施方案中，芳基烷基中的碳原子数是7至50。具体地，芳基部分具有6至49个碳原子，烷基部分具有1至44个碳原子。其具体实例包括苄基、对甲基苄基、间甲基苄基、对乙基苄基、间乙基苄基、3,5-二甲基苄基、α-甲基苄基、α,α-二甲基苄基、α,α-甲基苯基苄基、1-萘基苄基、2-萘基苄基、对氟苄基、3,5-二氟苄基、α,α-双三氟甲基苄基、对甲氧基苄基、间甲氧基苄基、α-苯氧基苄基、α-苄氧基苯基、萘基甲基、萘基乙基、萘基异丙基、吡咯基甲基、吡咯基乙基、氨基苄基、硝基苄基、氰基苄基、1-羟基-2-苯基异丙基、1-氯-2-苯基异丙基等，但不限于此。
在本说明书中，烯基可为直链的或支链的，虽然没有特别限制，但是碳原子数优选为2至40。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、芪基、苯乙烯基等，但不限于此。
在本说明书中，硫酯基的通式可由![]()
表示。在本文中，Z1 是氢；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
本说明书中酰胺基的通式可由![]()
表示。在本文中，Z2和Z3彼此相同或不同，并可各自独立地是氢；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
在本说明书中，芳基可为单环芳基或多环芳基，并且包括其中具有1至25个碳原子的烷基或具有1至25个碳原子的烷氧基被取代的情况。此外，本说明书中的芳基可指芳环。
当芳基是单环芳基时，碳原子数没有特别限制，但是碳原子数优选为6至25。单环芳基的具体实例包括苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。
当芳基是多环芳基时，碳原子数没有特别限制，但是碳原子数优选为10至24。多环芳基的具体实例包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、并四苯基、![]()
基、芴基、苊基、三亚苯基、荧蒽基等，但实例不限于此。
在本说明书中，杂环基是包含O、N和S中一者或更多者作为杂原子的杂环基，虽然没有特别限制，但是碳原子数优选为2至60。杂环基的实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、![]()
唑基、![]()
二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并![]()
唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋 喃基、菲咯啉基、噻唑基、异![]()
唑基、![]()
二唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本说明书中，烷基硫基和烷基胺基中的烷基与上述烷基的实例相同。
在本说明书中，芳基硫基和芳基胺基中的芳基与上述芳基的实例相同。
在本说明书中，酯基的通式可由![]()
或![]()
表示。在本文中，R7是氢；具有1至60个碳原子的烷氧基；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；具有2至60个碳原子的杂芳基烷基；取代或未取代的具有1至40个碳原子的酯基；取代或未取代的具有1至40个碳原子的羰基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
在本说明书的一个实施方案中，R1至R6彼此相同或不同，并可各自独立地是氢；硝基；氰基；羧基；取代或未取代的羰基；磺酸基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的酯基；取代或未取代的磺酰基；取代或未取代的芳基烷基，或者相邻取代基彼此键合以形成取代或未取代的烃环；或者取代或未取代的包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环。
在一个实施方案中，R1至R6中的至少一个是硝基；氰基；羧基；取代或未取代的羰基；磺酸基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的酯基；取代或未取代的磺酰基；取代或未取代的芳基烷基，或相邻取代基彼此键合以形成取代或未取代的烃环；或者取代或未取代的包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环。
在本说明书的一个实施方案中，R1至R6中的至少一个是羧基；或者未取代的或被烷基取代的酯基，所述烷基是未取代的或被选自以下的取代基取代：卤素基团；羧基；烷氧基；氰基；酯基；羟基；羰基；烯基；聚乙二醇；芳基；冠醚基和包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环基。
在本说明书的一个实施方案中，R1至R6中的至少一个是![]()
或![]()
R7是氢；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂芳基烷基；取代或未取代的具有1至40个碳原子的羰基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
在本说明书的一个实施方案中，R7是氢；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；具有2至60个碳原子的杂芳基烷基；或者取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是未取代的或被选自以下的取代基取代的烷基：卤素基团；羧基；烷氧基；氰基；酯基；羟基；羰基；烯基；聚乙二醇；芳基；冠醚基和包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环基。取代烷基的烷氧基、羰基、烯基、聚乙二醇、芳基、冠醚基以及包含N、O和S原子中一者或更多者的杂环基可被另外的取代基取代。
在本说明书的一个实施方案中，R7是未被取代或被选自烷基、氰基、羰基和醛基中的取代基取代的芳基。取代芳基的烷基和羰基可被另外的取代基取代。
在本说明书的一个实施方案中，R7是氢。
在本说明书中，![]()
是指与其他取代基或结合位点结合的位点。
本说明书中的相邻取代基是指取代邻近碳如R1或R2和R3；R3和R4；R4和R5或R6；以及R1或R2和R5或R6的取代基。
在本说明书中彼此键合以形成烃环或杂环的相邻基团是指，形成键以形成5元至7元单环或多环烃环，或者包含N、O和S中一者或更多者作为杂原子的5元至7元单环或多环杂环的相邻取代基。
本说明书中的烃环包括所有的环烷基、环烯基、芳环基或脂环基，可以是单环的或多环的，并且包括这些环中的1个、2个或更多个键合在一起的稠环。
本说明书中形成的杂环是指烃环中的至少一个碳原子被N、O或S原子取代，并且形成的杂环可以是脂环或芳环，并且可以是单环的或多环的。
在本说明书中，其具体实例包括稠合环丙烷环、稠合环丙烯环、稠合环丁烷环、稠合环丁烯环、稠合环戊烷环、稠合环戊烯环、稠合环戊二烯环、稠合环己烷环、稠合环己烯环、稠合环己二烯环、稠合降莰烷环、稠合双环[2,2,2]辛烯环等，但不限于此。
在本说明书的一个实施方案中，R7是氢；羧基；氰基；具有1至60个碳原子的烷氧基；取代或未取代的具有1至60个碳原子的烷基；取代或未取代的具有3至60个碳原子的环烷基；取代或未取代的具有7至50个碳原子的芳基烷基；具有2至60个碳原子的杂芳基烷基；取代或未取代的具有1至40个碳原子的酯基；取代或未取代的具有1至40个碳原子的羰基；取代或未取代的具有6至60个碳原子的芳基；或者取代或未取代的具有2至60个碳原子的杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者。
在本说明书的一个实施方案中，R7是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R7是取代或未取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是乙基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是丁基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是庚基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是十九烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是1-甲基庚基。
在另一个实施方案中，R7是1-甲基丁基。
在另一个实施方案中，R7是2-乙基己基。
在另一个实施方案中，R7是被取代或未取代的杂环基取代的烷基。
在一个实施方案中，R7是被取代或未取代的包含S原子的杂环基取 代的烷基。
在另一个实施方案中，R7是被取代或未取代的噻吩基取代的烷基。
在一个实施方案中，R7是被取代的噻吩基取代的烷基。
在另一个实施方案中，R7是被苯基噻吩基取代的乙基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被杂环基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被呋喃基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被四氢呋喃基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是四氧杂环十二烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是冠醚基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被冠醚基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被芳基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被苯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被烷氧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被羧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被氰基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被酯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被羟基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被经烷氧基取代的烷氧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被甲氧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被乙氧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被羰基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被卤素基团取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是五氟丙基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是十七氟壬基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是五氟十二烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被氟取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被烯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是取代或未取代的环烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是环己基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是取代或未取代的芳基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是苯基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被烷基取代的苯基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被氰基取代的苯基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被醛基取代的苯基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被羰基取代的苯基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被经烷基取代的羰基取代的苯基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是取代或未取代的芳基烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是苄基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是取代或未取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R7是被甲基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R1是硝基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是取代或未取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是戊基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是己基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是羧基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是取代或未取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被甲基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被乙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被庚基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被丁基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被十九烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被1-甲基庚基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被1-甲基丁基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被2-乙基己基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被冠醚基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经冠醚基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被环烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被环己基取代的酯基。
在另一个实施方案中，R1是被经取代或未取代的杂环基取代的烷基取代的酯基。
在另一个实施方案中，R1是被经取代或未取代的包含S原子的杂环基取代的烷基取代的酯基。
在另一个实施方案中，R1是被经取代或未取代的噻吩基取代的烷基取代的酯基。
在一个实施方案中，R1是被经噻吩基取代的烷基取代的酯基，所述噻吩基被苯基取代。
在另一个实施方案中，R1是被经苯基噻吩基取代的乙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经杂环基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经呋喃基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经四氢呋喃基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被四氧杂环十二烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经取代或未取代的芳基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经苯基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经羧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经取代的或未被取代烷氧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经甲氧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经乙氧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经氰基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被酯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经羟基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经卤素基团取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经氟取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1被经三氟乙基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被五氟丙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被十七氟壬基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被五氟十二烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经烯基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被取代或未取代的芳基烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被苄基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被取代或未取代的芳基取代的 酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经烷基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经氰基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经醛基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经羰基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经羰基取代的苯基取代的酯基，所述羰基被烷基取代。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被取代或未取代的羰基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经甲基取代的羰基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是取代或未取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被烷基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被乙酰基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是取代或未取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被烷基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被甲基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是硝基。
在本说明书的一个实施方案中，R1是被经烷氧基取代的烷基取代的酯基，所述烷氧基被烷氧基取代。
在本说明书的一个实施方案中，R2是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R5是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R6是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R6是硝基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是取代或未取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是戊基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是己基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是羧基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是取代或未取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被甲基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被乙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被庚基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被丁基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被十九烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被冠醚基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经冠醚基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被环烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被环己基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经杂环基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经呋喃基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经四氢呋喃基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被四氧杂环十二烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经取代或未取代的芳基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经苯基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经羧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经取代或未取代的烷氧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经甲氧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经乙氧基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经氰基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被酯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经羟基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经卤素基团取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经氟取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经三氟乙基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被五氟丙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被十七氟壬基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被五氟十二烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经烯基取代的烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经取代或未取代的芳基烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被苄基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被取代或未取代的芳基取代的 酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经烷基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经氰基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经醛基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经羰基取代的苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经羰基取代的苯基取代的酯基，所述羰基被烷基取代。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被取代或未取代的羰基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经甲基取代的羰基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是取代或未取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被烷基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被乙酰基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是取代或未取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被烷基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被甲基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是硝基。
在本说明书的一个实施方案中，R6是被经烷氧基取代的烷基取代的酯基，所述烷氧基被烷氧基取代。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1括号内的结构由以下化学式中的任一个表示。
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在本说明书的一个实施方案中，化学式1括号内的结构由以下化学式中的任一个表示。
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在本说明书的一个实施方案中，化学式1括号内的结构由以下化学式中的任一个表示。
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在本说明书的一个实施方案中，化学式1括号内的结构由以下化学式中的任一个表示。
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在本说明书的一个实施方案中，R3是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R3是氰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3羧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是硝基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是磺酸基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是取代或未取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被烷基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被芳基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被苯基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是取代或未取代的磺酰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被芳基取代的磺酰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被苯基取代的磺酰基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被乙酰基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被烷基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被甲基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被乙基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是取代或未取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被甲基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被乙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被芳基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是取代或未取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被乙酰基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是取代或未取代的芳基烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是苄基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是取代或未取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被卤素基团取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是三氟烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被羟基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被羟基取代的甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被羧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被酯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被苯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R3是被苯基取代的甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是氢。
在本说明书的一个实施方案中，R4是氰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是羧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是硝基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是磺酸基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是取代或未取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被烷基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被芳基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被苯基取代的羰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是取代或未取代的磺酰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被芳基取代的磺酰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被苯基取代的磺酰基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被乙酰基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被烷基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被甲基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被乙基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是取代或未取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被烷基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被甲基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被乙基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被芳基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被苯基取代的酯基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是取代或未取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被乙酰基取代的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是取代或未取代的芳基烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是苄基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是取代或未取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被卤素基团取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是三氟烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被羟基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被羟基取代的甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被羧基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被酯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被苯基取代的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R4是被苯基取代的甲基。
在本说明书的一个实施方案中，R4和R5或R6形成稠合的取代或未取代的环烷基环。
在本说明书的一个实施方案中，R4和R5或R6形成稠合的环己基环。
在本说明书的一个实施方案中，R1或R2和R5或R6与彼此形成稠合的环烷基环。
在本说明书的一个实施方案中，R3和R4形成稠合的取代或未取代的环烷基环。
在本说明书的一个实施方案中，R3和R4形成稠合的取代或未取代的环酮环。
在本说明书的一个实施方案中，R3和R4形成稠合的取代或未取代的杂环酮环。
在本说明书的一个实施方案中，R3和R4形成稠合的取代或未取代的芳环。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1括号内的结构由以下化学式中的任一个表示。
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在本说明书的一个实施方案中，化学式1括号内的结构由以下化学式中的任一个表示。
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在化学式中，*代表与形成富勒烯衍生物的富勒烯骨架的碳原子键合位点，Me代表甲基，Et代表乙基，Bu代表丁基，Ph代表苯基，Ac代表乙酰基。
在本说明书的一个实施方案中，由化学式1表示的富勒烯衍生物提供了由以下化学式1-1-1至1-1-9、1-1-11至1-1-13和1-2-1中任一个表示的富勒烯衍生物。
[化学式1-1-1]
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[化学式1-1-2]
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[化学式1-1-3]
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[化学式1-1-4]
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[化学式1-1-5]
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[化学式1-1-6]
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[化学式1-1-7]
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[化学式1-1-8]
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[化学式1-1-9]
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[化学式1-1-11]
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[化学式1-1-12]
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[化学式1-1-13]
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[化学式1-2-1]
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在化学式1-1-1至1-1-9、1-1-11至1-1-13和1-2-1中，
n和Cn与以上所限定的相同。
根据本说明书一个实施方案的富勒烯衍生物还可包含除化学式1括号内的结构之外的另一些结构。
在本说明书的一个实施方案中，富勒烯衍生物的富勒烯骨架可单独使用，或者可以以任意组合和比例使用两种类型或更多类型。
在本说明书的一个实施方案中，由化学式1表示的富勒烯衍生物可通过1,3-二烯化合物衍生物的反应来制备。
在本说明书的一个实施方案中，由化学式1表示的富勒烯衍生物可通过使具有富勒烯骨架的材料与山梨酸酯反应来制备。具体地，由化学式1表示的富勒烯衍生物可使用通过使具有富勒烯骨架的材料与山梨酸酯混合并加热的加成反应来制备。
具体地，加成反应可通过在各种溶剂中或无溶剂下混合上述材料并加 热来进行。
作为溶剂，可混合并使用选自以下的一种、两种或更多种溶剂：脂肪烃，如己烷和庚烷；芳香烃，如甲苯、二甲苯、三甲苯和甲基萘；醚，如二丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚和四氢呋喃；酮，如丙酮和2-丁酮；醇，如甲醇、乙醇、2-丙醇、叔丁醇、甲氧基乙醇和二甘醇单甲醚；酯，如乙酸乙酯；腈，如乙腈；酰胺，如N,N-二甲基乙酰胺；卤代烃，如邻二氯苯、二氯甲烷和1,2-二氯乙烷；胺，如吡啶和喹啉；以及水。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件选自有机发光器件、有机太阳能电池和有机晶体管。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件可为有机发光器件。
本发明的一个实施方案提供了作为有机发光器件的有机电子器件，其包括第一电极、第二电极和配置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中所述有机材料层的一个或更多个层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括发光层，所述发光层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括空穴注入层或空穴传输层，所述空穴注入层或空穴传输层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的另一个实施方案中，有机材料层包括电子注入层或电子传输层，所述电子注入层或电子传输层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件可为有机晶体管。
本说明书的一个实施方案提供了作为有机晶体管的有机电子器件，其包括源极、漏极、栅极和一个或更多个有机材料层，其中所述有机材料层的一个或更多个层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件可为有机太阳能电池。
有机太阳能电池的原理是，p型半导体通过光激发形成空穴和电子配对的激子，激子在p-n结中被分离成电子和空穴。经分离的电子和空穴分别传输至n型半导体薄膜和p型半导体薄膜，并分别收集在第一电极和第二电极中，因此，有机太阳能电池可用作外部电能。
图1示出了根据本说明书一个实施方案的有机太阳能电池。在图1中，有机太阳能电池包括基底(101)、第一电极(102)、空穴传输层(103)、 光活性层(104)和第二电极(105)。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括光活性层和设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层，设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括光活性层，光活性层具有包括n型有机材料层和p型有机材料层的双层结构，n型有机材料层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括光活性层，光活性层包含电子供体材料和电子受体材料，电子受体材料包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池中的电子供体材料和电子受体材料形成本体异质结(BHJ)。
本体异质结意指在光活性层中混合在一起的电子供体材料和电子受体材料。
在本说明书的一个实施方案中，包含在电子受体中的有机化合物是选自以下的一种、两种或更多种化合物：富勒烯、富勒烯衍生物((6,6)-苯基-C61-丁酸-甲酯(PCBM)或(6,6)-苯基-C61-丁酸-胆固醇酯(PCBCR)、苝、聚苯并咪唑(PBI)和3,4,9,10-苝-四甲酸-双苯并咪唑(PTCBI)。
在本说明书的一个实施方案中，电子受体材料包含未经热固化或紫外固化的富勒烯衍生物。
可原样使用根据本说明书一个实施方案的富勒烯衍生物而未进行热固化或紫外固化。
可将包含根据本说明书一个实施方案的由化学式1表示的富勒烯衍生物的电子受体材料原样施用于光活性层而未进行热固化或紫外固化。因此，该方法具有时间和/或成本方面的优势。
在本说明书的一个实施方案中，电子受体材料包含根据需要进行热固化或紫外固化的富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，n型有机材料层和/或电子供体材料优选地与阳光内的光吸收波长范围或光谱相容，优选地具有强吸光度并具有优良的电特性如电荷迁移率。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体材料包含有机化合物，有机化合物是能够用于溶液法的有机化合物。
在本说明书的一个实施方案中，n型有机材料层和/或电子供体材料包含有机化合物，有机化合物包括聚合物化合物或单分子化合物。
具体地，电子供体材料包括下列结构，包括基于聚(亚苯基亚乙烯基)(PPV)的聚合物或基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)的聚合物。
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n是1至1,000的整数，
Rm是氢、取代或未取代的烷基；取代或未取代的环烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的芳族或脂杂环基，其包含N、O和S原子中的一者或更多者；或者取代或未取代的芳基。
电子供体材料优选是具有小带隙以便吸收阳光中的所有可见光区的材料，通常是聚合物化合物，但不限于此。
电子供体材料与电子受体材料以1:100至100:1的比例(w/w)混合。在混合电子供体材料与电子受体材料之后，可使所得物在30℃至300℃下退火1秒至24小时以使特性最大化。
在本说明书的一个实施方案中，光活性层的厚度为10nm至10,000nm。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括光活性层；设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层；和设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，在有机材料层中，设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层包含富勒烯衍生物，富勒烯衍生物是电子传输材料。
在本说明书的一个实施方案中，在有机材料层中，设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层包含金属氧化物，有机材料层设置在金属氧化物层与光活性层之间，有机氧化物层包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，包含富勒烯衍生物的有机材料层与金属氧化物层相接触。
在本说明书的一个实施方案中，设置在光活性层与第一电极或第二电极之间的有机材料层包含富勒烯衍生物，富勒烯衍生物是电子注入材料。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件具有正置结构。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件具有倒置结构。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件具有正置结构，有机材料层包括光活性层和设置在光活性层与第一电极之间的有机材料层，其中设置在光活性层与第一电极之间的有机材料层包含富勒烯衍生物，第一电极为阳极电极且第二电极为阴极电极。
在这种情况下，在富勒烯衍生物中，被经未取代的或被取代基取代的烷基取代的酯基是有利的，所述取代基选自卤素基团、烷氧基、聚乙二醇基和冠醚基。
具体地，具有取代基如含氟(F)烷基、乙氧基烷基、聚乙二醇基烷基或冠醚基烷基的酯基化合物是有利的。当这些化合物形成光活性层时，富勒烯衍生物的取代基可充当光活性层与阳极电极之间的缓冲层，原因是富勒烯衍生物的取代基顺应富勒烯衍生物的表面能而朝向阳极排列。换句话说，根据本说明书的一个实施方案，富勒烯衍生物可同时或各自独立地充当电子受体和/或缓冲层。
在本说明书的一个实施方案中，有机电子器件具有倒置结构，有机材料层包括设置在光活性层与第一电极之间的有机材料层，其中设置在光活性层与第一电极之间的有机材料层包含富勒烯衍生物，第一电极是阳极电 极且第二电极是阴极电极。
在这种情况下，R1至R6中的至少一个有利地为羧基。
具体地，R7有利地为氢，或在富勒烯衍生物的取代基中包含羧(COOH)基的化合物。包含在富勒烯衍生物中的羧基与氧化金属形成氢键，并因此，光活性层中的富勒烯衍生物具有接收电子并将电子传输至电极的优异能力。因此，可增强电流值或效率。
在本说明书的一个实施方案中，第一电极可以是阳极电极或阴极电极。此外，第二电极可以是阴极电极或阳极电极。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池可按阳极电极、光活性层和阴极电极的顺序布置。
在另一个实施方案中，有机太阳能电池还可按阴极电极、光活性层和阳极电极的顺序布置，但布置不限于此。
在另一个实施方案中，有机太阳能电池可按阳极电极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和阴极电极的顺序布置，或者按阴极电极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和阳极电极的顺序布置，但布置不限于此。
在另一个实施方案中，有机太阳能电池还可按阳极电极、缓冲层、光活性层和阴极电极的顺序布置。
本说明书中的有机太阳能电池可使用本领域已知的材料和方法来制备，不同之处在于所述有机太阳能电池的有机材料层的一个或更多个层中包含由化学式1表示的富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，提供了用于制造有机太阳能电池的方法，其包括以下步骤：准备基底；在基底之上形成第一电极；在第一电极之上形成一个或更多个包括光活性层的有机材料层；和在有机材料层之上形成第二电极，其中所述有机材料层的一个或更多个层包含富勒烯衍生物。
富勒烯衍生物可包含在空穴传输层、光活性层和/或电子传输层中。
例如，根据本发明的有机太阳能电池可通过以下方法来制造：通过使用物理气相沉积(PVD)法(例如，溅射或电子束蒸发)使金属、具有传导性的金属氧化物或其合金沉积在基底上形成阳极，使用真空沉积法或溶液涂覆法在其上形成有机材料层，然后使可以用作阴极的材料沉积在其上。
上述各有机材料层可使用利用多种单分子材料或聚合物材料的溶剂法代替沉积法来制备，溶剂法的实例包括辊对辊法(rolltoroll)、旋涂、浸涂、浇铸/流延、辊涂、流涂、刮涂、丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、胶版印刷、喷涂、热印法等。
上述各有机材料可使用包括干式成膜法的方法来制备，所述干式成膜法例如真空沉积、溅射、等离子体镀和离子镀。
在本说明书的一个实施方案中，所述方法可包括以下步骤：沉积阳极，层压光活性层，布置光活性层，热处理光活性层和沉积阴极。
在层压光活性层的步骤中，可将光活性层设置为复合薄膜结构，其中将混合有电子供体材料和电子受体材料的溶液喷射并沉积在两个电极上的面，即本体异质结中。
作为电子受体材料，可使用其中复合聚合物材料溶解于有机溶剂中的混合溶液，电子受体材料可包含富勒烯衍生物。
在本说明书的一个实施方案中，通过溶解于有机溶剂中来使用P3HT和富勒烯衍生物。
本说明书中的基底可包括具有优异的透明度、表面平滑度、易操作性和耐水性的玻璃基底或透明塑料基底，但不限于此，可没有限制地使用通常用于有机太阳能电池的基底。其具体实施例包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰纤维素(TAC)等，但不限于此。
阳极电极可包含透明且具有优异传导性的材料，但该材料不限于此。阳极材料的实例包括：金属，如钒、铬、铜、锌或金，或者其合金；金属氧化物，如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)；以及金属和氧化物的组合，如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等，但不限于此。
形成阳极电极的方法没有特别限制，然而，阳极电极可通过施加至基底的一个表面或者使用诸如以下的方法以膜形式涂覆来形成：溅射、电子束、热沉积、旋涂、丝网印刷、喷墨印刷、刮涂或凹版印刷。
当阳极电极在基底上形成时，所得物可经历清洗、脱水和改性为亲水的过程。
例如，在使用清洗剂丙酮和异丙醇(IPA)以连续顺序清洗图案化ITO基底之后，将ITO基底在加热板上在100℃至150℃下干燥1分钟至30分钟，优选地在120℃下干燥10分钟以除去水分，在将基底彻底清洗后，将基底的表面改性为亲水的。
通过上述表面改性，可使接面电势维持在适于光活性层的表面电势的水平。此外，当表面被改性时，可在阳极表面上容易地形成聚合物薄膜，并且可改善薄膜的品质。
用于阳极电极的预处理技术包括：a)使用平行板放电的表面氧化法，b)通过在真空中使用由紫外射线产生的臭氧来氧化表面的方法，和c)使用由等离子体产生的氧自由基来氧化的方法。
可根据阳极电极或基底的情况来选择上述方法中的一种。然而，不论使用何种方法，通常优选的是，尽可能地防止氧从阳极电极或基底表面离开并抑制水分和有机材料残留。在这种情况下，可使预处理的实际效果最大化。
作为具体实例，可使用通过使用紫外射线产生的臭氧来氧化表面的方法。在本文中，图案化ITO基底可在超声清洗后通过在热板上烘烤所述图案化ITO基底完全干燥，并且可将图案化ITO基底引入室中，然后可凭借通过使用紫外灯使氧气与紫外光反应所产生的臭氧来清洗。
然而，本说明书中对图案化ITO基底进行表面改性的方法没有特别限制，可使用氧化基底的任何方法。
阴极电极可包含具有小的功函数的金属，但不限于此。其具体实例包括金属，如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或其合金；或者多层结构材料，如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al:Li、Al:BaF2和Al:BaF2:Ba，但不限于此。
阴极电极可通过沉积在真空度为5×107托或更低的热沉积器中形成，但形成不限于此方法。
空穴传输层和/或电子传输层材料起到将在光活性层中分离的电子和空穴有效传输至电极的作用，但是材料没有特别限制。
空穴传输层材料可包括PEDOT:PSS(掺杂有聚(苯乙烯磺酸)的聚(3,4-(亚乙基二氧噻吩)))、氧化钼(MoOx)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(NiO)、氧化钨(WOx)等，但不限于此。
电子传输层材料可包括电子提取金属氧化物，可特别地包括：8-羟基喹啉的金属络合物、包含Alq3的络合物、包含Liq的金属络合物、LiF、Ca、氧化钛(TiOx)、氧化锌(ZnO)、碳酸铯(Cs2CO3)等，但不限于此。
光活性层可通过以下方法形成，将光活性材料(如电子供体和/或电子受体)溶解于有机溶剂中，然后使用诸如以下的方法施用溶液：旋涂、浸涂、丝网印刷、喷涂、刮涂和刷涂，但方法不限于此。
下文中，将参考制备实施例和实施例详细地描述用于制备富勒烯衍生物的方法以及使用所述富勒烯衍生物制造有机太阳能电池的方法。然而，以下实施例仅是举例说明的目的，且本说明书的范围不限于此。
[制备实施例1-1-1]富勒烯衍生物1-1-1的合成
[化学式1-1-1]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(5.0g，6.9mmol)和山梨酸乙酯(20.0g，143mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的山梨酸乙酯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得固体用甲醇清洗并干燥以得到4.0g作为深棕色固体的由化学式1-1-1表示的富勒烯衍生物。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-2]富勒烯衍生物1-1-2的合成
[化学式1-1-2]
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以与制备实施例1-1-1相同的方式获得作为深棕色固体的由化学式1-1-2表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用(2-甲氧基乙氧基)乙基己-2,4二烯酸酯代替制备实施例1-1-1中的山梨酸乙酯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-3]富勒烯衍生物1-1-3的合成
[化学式1-1-3]
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以与制备实施例1-1-1相同的方式获得作为深棕色固体的由化学式1-1-3表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用四氧杂环十二烷-2-基-己-2,4-二烯酸酯代替制备实施例1-1-1中的山梨酸乙酯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-4]富勒烯衍生物1-1-4的合成
[化学式1-1-4]
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以与制备实施例1-1-1相同的方式获得作为深棕色固体的由化学式1-1-4表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用苯基-己-2,4-二烯酸酯代替制备实施例1-1-1中的山梨酸乙酯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-5]富勒烯衍生物1-1-5的合成
[化学式1-1-5]
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以与制备实施例1-1-1相同的方式获得作为深棕色固体的由化学式1-1-5表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用十七氟-壬基-己-2,4-二烯酸酯代替制备实施例1-1-1中的山梨酸乙酯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-6]富勒烯衍生物1-1-6的合成
[化学式1-1-6]
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以与制备实施例1-1-1相同的方式获得作为深棕色固体的由化学式1-1-6表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用壬-2,4-戊二烯酸甲酯代替制备实施例1-1-1中的山梨酸乙酯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-7]富勒烯衍生物1-1-7的合成
[化学式1-1-7]
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以与制备实施例1-1-1相同的方式获得作为深棕色固体的由化学式1-1-7表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用癸-2,4-二烯腈代替制备实施例1-1-1中的山梨酸乙酯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
[制备实施例1-1-8]富勒烯衍生物1-1-8的合成
[化学式1-1-8]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(7.0g，9.7mmol)和(2E，4E)-己-2,4-二烯酸3-苯丙基酯(2.24g，9.72mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的1,2-二氯苯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得物通过甲苯展开进行柱纯化，然后用甲苯和正己烷重结晶以制备化学式1-1-8的化合物。此处，n为1。
图4是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-8的结构的液相色谱(HPLC)的图。
[制备实施例1-1-9]富勒烯衍生物1-1-9的合成
[化学式1-1-9]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(5.0g，6.94mmol)和山梨酸2-辛基酯(1.46g，6.51mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的1,2-二氯苯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得物通过甲苯展开进行柱纯化，然后用甲苯和正己烷重结晶以制备化学式1-1-9的化合物。此处，n为1。
图5是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-9的结构的液相色谱(HPLC)的图。
[制备实施例1-1-10]富勒烯衍生物1-1-10的合成
[化学式1-1-10]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(5.0g，6.9mmol)和山梨酸乙酯(0.96g，6.9mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的1,2-二氯苯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得物通过甲苯展开进行柱纯化，然后用甲苯和正己烷重结晶以制备化学式1-1-10的化合物。此处，n为1。
图2是根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-10结构中n＝1的化合物的1H-NMR(在C6D4Cl2中)。
图3是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-10结构中n＝1的化合物的液相色谱(HPLC)的图。
[制备实施例1-1-11]富勒烯衍生物1-1-11的合成
[化学式1-1-11]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(3.5g，4.86mmol)和山梨酸2-戊基酯(0.82g，4.49mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加 热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的1,2-二氯苯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得物通过甲苯展开进行柱纯化，然后用甲苯和正己烷重结晶以制备化学式1-1-11的化合物。此处，n为1。
图6是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-11的结构的NMR图的图。
图7是示出了根据本说明书一个实施方案的化学式1-1-11的结构的液相色谱(HPLC)的图。
[制备实施例1-1-12]富勒烯衍生物1-1-12的合成
[化学式1-1-12]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(5.0g，6.94mmol)和山梨酸2-乙基己基酯(1.46g，6.51mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的1,2-二氯苯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得物通过甲苯展开进行柱纯化，然后用甲苯和正己烷重结晶以制备化学式1-1-12的化合物。此处，n为1。
[制备实施例1-1-13]富勒烯衍生物1-1-13的合成
[化学式1-1-13]
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在将80mL1,2-二氯苯添加至C60(5.0g，6.94mmol)和2-(5-苯基噻吩-2-基)乙基(2E，4E)-己-2,4-二烯酸酯(1.94g，6.51mmol)中之后，将混合物在110℃下在氮气氛下加热并搅拌40小时。通过真空蒸馏除去过量的1,2-二氯苯，然后使用四氢呋喃萃取可溶物。在真空浓缩萃取物之后，所得物通过甲苯展开进行柱纯化，然后用甲苯和正己烷重结晶以制备化学式1-1-13的化合物。此处，n为1。
[制备实施例1-2-1]富勒烯衍生物1-2-1的合成
[化学式1-2-1]
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基于文献“Tetrahedron,第52卷,4983(1996)”中所述的方法，获得作为深棕色固体的由化学式1-2-1表示的富勒烯衍生物，不同之处在于使用一半摩尔比的原材料富勒烯。如上制备的产物具有n为2或更大的多种混合物形式，在未进一步纯化该产物的情况下制造电池。
有机太阳能电池的制造及其特性测量
在100mW/cm2(AM1.5)的条件下测量制备实施例1-1-1至1-1-13 和制备实施例1-2-1中所制备的有机太阳能电池的光电转换特性，结果示于下表1中。
<实施例1-1>有机太阳能电池的制造
通过将制备实施例1-1-1中制备的化合物和P3HT以1:0.7的比例溶解于氯苯(CB)中制备复合材料溶液。此处，将浓度调整至2.0重量％，有机太阳能电池的结构采用ITO/PEDOT:PSS/光活性层/Al结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在将ITO表面臭氧处理10分钟之后，将表面用PEDOT:PSS(baytromP)旋涂至45nm的厚度，然后在120℃下热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式滤器过滤化合物-P3HT复合材料溶液，然后旋涂，并使用热蒸发器在3×10-8托的真空下用Al沉积至200nm的厚度，由此制造有机太阳能电池。
<实施例1-2>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-2中所制备的化学式1-1-2的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-3>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-3中所制备的化学式1-1-3的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-4>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-4中所制备的化学式1-1-4的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-5>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-5中所制备的化学式1-1-5的化合物代替化学式1-1-1的化合物。
<实施例1-6>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-6中所制备的化学式1-1-6的化合物代替化学式1-1-1的化 合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-7>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-7中所制备的化学式1-1-7的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:2。
<实施例1-8>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-5中所制备的化学式1-1-5的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT、PCBM与化学式1-1-5的化合物之比为1:0.7:0.05。
<实施例1-9>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-2-1中所制备的化学式1-2-1的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-10>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于，使用制备实施例1-1-8中所制备的化学式1-1-8的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-11>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-9中所制备的化学式1-1-9的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-12>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-10中所制备的化学式1-1-10的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-13>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-11中所制备的化学式1-1-11的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-14>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-12中所制备的化学式1-1-12的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<实施例1-15>有机太阳能电池的制造
以与实施例1-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用制备实施例1-1-13中所制备的化学式1-1-13的化合物代替化学式1-1-1的化合物，P3HT与富勒烯衍生物之比为1:1。
<比较例1-1>有机太阳能电池的制造
通过将P3HT和PCBM以1:0.7的比例溶解于1,2-二氯苯(DCB)中来制备复合材料溶液。此处，将浓度调整到1.0重量％至2.0重量％，有机太阳能电池采用ITO/PEDOT:PSS/光活性层/Al结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在将ITO表面臭氧处理10分钟之后，将表面用PEDOT:PSS(baytromP)旋涂至45nm的厚度，然后在120℃下热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式滤器过滤化合物-PCBM复合材料溶液，然后旋涂，在120℃下热处理5分钟，使用热蒸发器在3×10-8托的真空下用LiF沉积至7![]()
的厚度并随后用Al沉积至200nm的厚度，由此制造该有机太阳能电池。
表1
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在本说明书中，仅使用P3HT作为电子供体材料，但是电子供体材料不限于此，不限于聚合物化合物或单分子化合物，只要其为能够用于溶液 法的化合物即可。
根据本说明书的一个实施方案，仅提供了具有正置结构的器件的实施例，然而，也可提供具有倒置结构的器件的实施例。
虽然以上已经描述了本发明的实施例，但是由于提供这些具体描述是为了向本领域技术人员说明本发明的范围，所以显而易见的是，本发明的范围不限于此。因此，本发明的实际范围由所附权力要求及其等效方案限定。