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1、(10)申请公布号 CN 103788111 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103788111 A (21)申请号 201210418763.9 (22)申请日 2012.10.26 C07D 495/04(2006.01) H01L 51/46(2006.01) C07D 333/28(2006.01) (71)申请人 中国科学院化学研究所 地址 100080 北京市海淀区中关村北一街 2 号 (72)发明人 李永舫 申素玲 江培 何畅 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 关畅 (54) 发明名称 一种可溶液加工两维共轭有机分子光伏。
2、材料 及其制备方法与应用 (57) 摘要 本发明公开了一种基于两维共轭苯并二噻吩 的可溶液加工有机分子光伏材料及其制备方法与 应用。该类分子以噻吩取代的两维共轭苯并二噻 吩为核、 两端对称性连接噻吩乙烯茚酮或联噻吩 乙烯茚酮共轭结构单元， 其结构式如式I所示。 它 们在常见的有机溶剂 ( 如二氯甲烷、 三氯甲烷、 四 氢呋喃等 ) 中有良好的溶解性， 可以用溶液方法 制备高质量的薄膜 ； 而且与聚合物材料相比更易 纯化， 可以得到纯度很高的材料。这类有机分子 用于有机太阳能电池的给体材料， 能量转换效率 超过 6.5。 ( 式 I)。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页。
3、 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103788111 A CN 103788111 A 1/2 页 2 1. 结构通式如式 I 所示的化合物 ： ( 式 I) 式 I 中， R1和 R3均独立地选自碳原子总数为 6-12 的直链烷基或支链烷基， R2为氢或者 碳原子总数为 6-12 的直链烷基或者支链烷基， n 为 1 或 2。 2. 制备权利要求 1 中式 I 所示的化合物的合成方法， 包括下述步骤 ： 在四 ( 三苯基膦 ) 钯的催化作用下， 使式 II 所示化合物和式 III 所示化。
4、合物进行反应， 得到式 I 所示的化合 物 ； ( 式 II) ( 式 III) 式 II 中， R1， R2的定义同式 I ； 式 III 中， n 和 R3的定义同式 I。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于 ： 所述式 II 所示化合物和式 III 所示化合 物的投料摩尔比为 1 2 2.1， 优选 1 2。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的方法， 其特征在于 ： 所述四 ( 三苯基膦 ) 钯和式 III 所 示化合物的投料摩尔比为 0.02 0.05 1， 优选 0.02 1。 5. 根据权利要求 24 中任一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述反应的反应温度为 1。
5、00 115， 优选 115 ； 反应时间为 12 48 小时， 优选 24 小时。 6. 根据权利要求 25 中任一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述反应在有机溶剂中进行 ； 所述有机溶剂具体为甲苯， 氯苯或二甲苯。 7. 权利要求 1 中式 I 所示的化合物在制备光伏器件中的应用。 8. 根据权利要求 7 所述的应用， 其特征在于 ： 所述光伏器件为有机太阳能电池。 9. 结构通式如式 III 所示的化合物 ： 权 利 要 求 书 CN 103788111 A 2 2/2 页 3 ( 式 III) 式 III 中， R3独立地选自碳原子总数为 6-12 的直链烷基或支链烷基， n 为 1。
6、 或 2。 10. 制备权利要求 9 中式 III 所示的化合物的方法， 包括下述步骤 ： 将式 IV、 式 V 所示的化合物以及哌啶和干燥好的乙腈混合， 然后在氮气保护下 70-90， 回流 12-24 小时 ； 将反应混合液冷却到室温， 然后溶于二氯甲烷中， 随后用盐水 洗， 无水硫酸镁干燥， 真空蒸发掉溶剂后， 采用二氯甲烷和石油醚体积比为 1 5 的混合溶 剂过色谱柱提纯， 得到式 III 所示化合物 ； ( 式 IV) ( 式 V) 式 V 中， n， R3的定义同式 III。 权 利 要 求 书 CN 103788111 A 3 1/6 页 4 一种可溶液加工两维共轭有机分子光伏材。
7、料及其制备方法 与应用 技术领域 0001 本发明涉及一种可溶液加工两维共轭有机分子光伏材料及其制备方法与应用。 背景技术 0002 1986年， 柯达公司邓青云博士使用酞菁铜为给体(D)、 苝为受体(A)制备了具有D/ A 异质结双层结构的有机光伏器件 (C.W.Tang， Appl.Phys.Lett.， 1986， 48 ： 183-185.)， 在 模拟太阳光下能量转换效率接近 1。1995 年黑格研究组的俞钢等发明了可溶液加工的共 轭聚合物 / 可溶性 C60衍生物共混型 “本体异质结” (bulk heterojunction) 聚合物太阳能 电池 (G.Yu J.Gao J.C.。
8、Hummelen， F.Wudl， A.J.Heeger， Science， 1995， 270 ： 1789-1791.)。 本体异质结型太阳能电池简化了制备工艺、 通过扩大给受体界面面积和缩短激子传输距离 提高了能量转换效率， 因而后来的有机聚合物太阳能电池研究主要都是采用本体异质结结 构。 0003 最近几年， 可溶液加工的有机小分子太阳能电池因为同时具有聚合物太阳能电 池制备工艺简单、 成本低、 重量轻、 可制备成柔性器件， 以及有机分子结构确定、 纯度高和 器件性能容易重复的优点而受到广泛关注 (Y.Z.Lin， Y.F.Li， X.W.Zhan， Chem.Soc.Rev.， 20。
9、12， 41， 4245-4272.)。在可溶液加工有机分子光伏材料中， 含三苯胺的分子由于优良的 溶解性而受到格外重视 (a)C.He， Q.G.He， Y.P.Yi， G.L.Wu， F.L.Bai， Z.G.Shuai， Y.F.Li， J.Mater.Chem.2008， 18， 4085-4090.(b)J.Zhang， Y.Yang， C.He， Y.J.He， G.J.Zhao， Y.F.Li， Macromolecules， 2009， 42， 7619-7622.(c)J.Zhang， D.Deng， C.He， Y.J.He， M.J.Zhang， Z.-G.Zhang， 。
10、Z.J.Zhang， Y.F.Li， Chem.Mater.， 2011， 23， 817-822.(d)H.X.Shang， H.J.Fan， Y.Liu， W.P.Hu， Y.F.Li， X.W.Zhan， Adv.Mater.， 2011， 23， 1554-1557.)。但是， 由于三苯胺 的非平面性， 分子之间的相互作用较弱， 导致较低的空穴迁移率和较低的光伏器件填充因 子， 从而限制了光伏器件的效率。最近， 受平面性 D-A 共聚物给体光伏材料的启发， 平面性 可溶液加工有机分子引起注意， 并且基于这类可溶液加工有机分子太阳能电池的效率已达 到 5-6 (a)Y.Liu， X.Wa。
11、n， F.Wang， J.Zhou， G.Long， J.Tian， J.You， Y.Yang and Y.Chen， Adv.Energy Mater.， 2011， 1， 771.(b)Y.Liu， X.Wan， F.Wang， J.Zhou， G.Long， J.Tian and Y.Chen， Adv.Mater.， 2011， 23， 5387.(c)Y.Sun， G.C.Welch， W.L.Leong， C.J.Takacs， G.C.Bazan and A.J.Heeger， Nat.Mater.， 2012， 11， 44.)。 0004 带噻吩支链的二维共轭苯并二噻吩已被。
12、证明是构成高效聚合物给体光伏材料的 重要的结构单元 (a)L.J.Huo， S.Q.Zhang， X.Guo， F.Xu， Y.F.Li， J.H.Hou， Angew.Chem.Int. Ed.， 2011， 50， 9697-9702.(b)Y.Huang， X.Guo， F.Liu， L.J.Huo， Y.M.Chen， T.P.Russell， C.C.Han， Y.F.Li， J.H.Hou， Adv.Mater.2012， 24， 3383-3389.)， 这一结构单元具有大的 共平面结构、 强的给电子能力和好的空气稳定性等。本发明将这种两维共轭苯并二噻吩单 元引入到可溶液加工有机。
13、分子光伏材料中， 制备了高效可溶液加工两维共轭有机分子光伏 材料。 说 明 书 CN 103788111 A 4 2/6 页 5 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种以带噻吩共轭支链的二维共轭苯并二噻吩 (2D-BDT) 为 核、 两端对称性连接噻吩乙烯茚酮共轭结构单元的可溶性两维共轭有机分子及其制备方 法。 0006 本发明所提供的可溶性两维共轭有机分子的结构通式如式 I 所示 ： 0007 0008 ( 式 I) 0009 式 I 中， R1和 R3均独立地选自碳原子总数为 6-12 的直链烷基或支链烷基， R2为氢 原子或者碳原子总数为 6-12 的直连烷基或者支链烷基， n 为 。
14、1 或 2。 0010 制备式I所示可溶性有机分子的方法， 包括下述步骤 ： 在四(三苯基膦)钯的催化 作用下， 使式 II 所示化合物和式 III 所示化合物进行反应， 得到式 I 所示的可溶性有机分 子。 0011 0012 ( 式 II) ( 式 III) 0013 式 II 中， R1， R2的定义同式 I ； 式 III 中， n， R3的定义同式 I。 0014 本发明提供了一种制备式 I 所示小分子的方法， 包括步骤如下 ： 在四 ( 三苯基膦 ) 钯作为催化剂的条件下， 将式 II 所示单体和式 III 所示单体混匀于甲苯溶剂中进行反应， 反应完毕得到所述小分子式 I。 001。
15、5 上述方法中， 式II所示化合物和式III所示化合物的投料摩尔比为12-2.1， 优 选 1 2。 0016 所述四 ( 三苯基膦 ) 钯和式 III 所示化合物的投料摩尔比为 0.02 0.05 1， 优 选 0.02 1。 0017 所述反应在有机溶剂中进行。所述有机溶剂具体可为氯苯， 二甲苯或甲苯。 0018 所述反应的反应温度为 100-115， 优选 115 ； 反应时间为 12-48 小时， 优选 24 小时。 说 明 书 CN 103788111 A 5 3/6 页 6 0019 本发明提供了一种制备式 III 所示单体的方法， 包括步骤如下 ： 将式 IV、 式 V 所 示的。
16、化合物以及哌啶和干燥好的乙腈混合于反应器， 然后在氮气保护下 70 -90 ( 优选 80 ) 回流 12-24 小时 ( 优选 24 小时 )。将反应混合液冷却到室温， 然后溶于二氯甲烷中， 随后用盐水洗， 无水硫酸镁干燥， 真空蒸发掉溶剂后， 采用二氯甲烷 / 石油醚 (1/5， V/V) 过 色谱柱提纯， 得到黄色固体即为式III所示化合物。 其中反应原料摩尔配比为式IV化合物 ： 式 V 所示的化合物 1 2-2.2， 优选 1 2.1。 0020 0021 ( 式 IV) ( 式 V) 0022 式 V 中， n， R3的定义同式 III。 0023 上述式 I 所示的可溶性有机分子。
17、在制备有机太阳能电池中的应用， 特别是在制备 有机太阳能电池的给体材料中的应用， 也均属于本发明的保护范围。 0024 本发明将二维共轭的概念应用到可溶液加工有机分子光伏材料的设计和合成中， 合成了以噻吩取代的二维共轭苯并二噻吩为核、 两端对称性连接噻吩或联噻吩乙烯茚酮共 轭结构单元的可溶性两维共轭有机分子。它们在常见的有机溶剂 ( 如二氯甲烷、 三氯甲烷、 四氢呋喃等 ) 中有良好的溶解性， 可以用溶液方法制备高质量的薄膜 ； 而且与聚合物材料 相比更易纯化， 可以得到纯度很高的材料。同时， 这些分子具有宽的可见光区吸收， 合适的 HOMO 以及 LUMO 能级和相对较窄的带隙。以此类有机分。
18、子为给体、 PC60BM 或者 PC70BM 为受 体制备了本体异质结有机太阳能电池， 其优化后的最高能量转换效率可超过 6.5。 附图说明 0025 图 1 为本发明提供的 2， 6- 二噻吩乙烯茚酮 4， 8- 二噻吩苯并 1， 2-b ： 4， 5-b 二噻吩 (TVIBDT-T) 和 2， 6- 二联噻吩乙烯茚酮 4， 8- 二噻吩苯并 1， 2-b ： 4， 5-b 二噻吩 (DTVIBDT-T) 的合成路线图。 0026 图 2 为实施例 3 和例 4 制备的 TVIBDT-T 和 DTVIBDT-T 溶液和固态薄膜的吸收光 谱。 0027 图 3 为以 TVIBDT-T、 DTV。
19、IBDT-T 为给体和 PCBM 受体共混膜为活性层的有机太阳能 电池的结构示意图。 0028 图 4 为基于 TVIBDT-T/PC60BM 和 DTVIBDT-T/PC70BM( 质量比 1.5 1) 的有机太 阳能电池的电流 - 电压曲线图 (a) 和外量子效率图 (b)。 0029 图 5 为基于 TVIBDT-T 和 DTVIBDT-T 膜的循环伏安图。 0030 图 6 为测量 TVIBDT-T 和 DTVIBDT-T 的空穴迁移率的 J-V 图。 具体实施方式 0031 下面通过具体实施例对本发明进行说明， 但本发明并不局限于此。 0032 下述实施例中所述实验方法， 如无特殊说。
20、明， 均为常规方法 ； 所述试剂和材料， 如 说 明 书 CN 103788111 A 6 4/6 页 7 无特殊说明， 均可从商业途径获得。 0033 实施例 1、 -Bromine - 己基噻吩乙烯茚酮的合成 ( 式 III 中， R3 C6H13， n 1 的化合物 ) 0034 将 3.03g 的茚酮 ( 式 IV)、 6.25g 的化合物 ( 式 V， n 1， R3 C6H13)、 2ml 哌啶和 干燥好的 22.8ml 乙腈加入到反应器混合溶解， 然后在氮气保护下 80回流 24 小时。将反 应混合液冷却到室温， 然后溶于二氯甲烷中， 随后用盐水洗， 无水硫酸镁干燥， 真空蒸发掉。
21、 溶剂后， 采用二氯甲烷 / 石油醚 (1/5， V/V) 过色谱柱提纯， 得到 5g 黄色固体 -Bromine - 己基噻吩乙烯茚酮， 产率 ： 60。GC/MS ： 402(M+)。 0035 结构确证数据如下 ： 1H NMR(400MHz， CDCl 3)(ppm) ： 7.96-7.95(t， 2H)， 7.835(s， 1H)， 7.81-7.77(m， 2H)， 7.599(s， 1H)， 2.64-2.60(t， 2H)， 1.66-1.58(m， 3H)， 1.38-1.25(m， 6H)， 0.91-0.88(t， 2H)。 0036 实施例 2、 -Bromine - 。
22、己基联二噻吩乙烯茚酮的合成 ( 式 III 中， R3 C6H13， n 2 的化合物 ) 0037 将 1.34g 的茚酮 ( 式 IV)、 4.0g 的化合物 ( 式 V， n 2， R3 C6H13)、 2ml 哌啶和干 燥好的22.8ml乙腈加入到反应器混合溶解， 然后在氮气保护下80回流24小时。 将反应混 合液冷却到室温， 然后溶于二氯甲烷中， 随后用盐水洗， 无水硫酸镁干燥， 真空蒸发掉溶剂 后， 采用二氯甲烷 / 石油醚 (1/5， V/V) 过色谱柱提纯， 得到 5g 黄色固体 -Bromine - 己 基联二噻吩乙烯茚酮， 产率 ： 60。 MALDI-TOF ： MS ：。
23、 569.1， 计算得到的C30H33BrO2S2的质荷比 为 569.62. 0038 结 构 确 证 数 据 如 下 ： 1H NMR(400MHz， CDCl 3)(ppm) ： 8.09-8.07(s， 1H)， 7.97-7.94(t， 2H)， 7.78-7.75(t， 2H)， 7.21(s， 1H)， 7.07(s， 1H)， 2.94-2.90(t， 2H)， 2.62-2.57(t， 2H)， 1.71-1.60(m， 4H)， 1.42-1.25(s， 12H)， 0.93-0.88(s， 6H). 0039 实施例 3、 2， 6- 二噻吩乙烯茚酮 4， 8- 二噻吩苯。
24、并 1， 2-b ： 4， 5-b 二噻吩 (TVIBDT-T) 的合成 ( 式 I 中， R1 R3 C6H13， R2 H， n 1 的化合物 ) 0040 往 50mL 的三口瓶中加入 0.523g 的单体式 II、 0.5g 单体 -Bromine - 己基噻 吩乙烯茚酮和 20mL 甲苯， 通氮气 15 分钟后， 加入 30mg 四 ( 三苯基膦 ) 钯 (0.026mmol)， 升 温至 115搅拌反应 24 小时。反应结束， 冷却至室温， 将反应液沉降于 200mL 甲醇， 然后抽 滤， 收集黑色固体。然后采用二氯甲烷 / 石油醚 (1/1， v/v) 过色谱柱分离提纯产品， 得。
25、到 0.575g 黑色分子 TVIBDT-T 固体， 产率 80。MALDI-TOF ： m/z 1166.6. 计算的 C70H70O4S6的 质荷比为 1166.36. 0041 结 构 确 证 数 据 如 下 ： 1H NMR(400MHz， CDCl 3)(ppm) ： 7.97-7.95(t， 4H)， 7.87-7.83(t， 6H)， 7.77-7.75(t， 4H)， 7.38-7.37(d， 2H)， 6.98-6.97(d， 2H)， 2.96-2.95(t， 4H)， 2.90-2.86(t， 4H)， 1.87-1.80(m， 4H)， 1.75-1.70(m， 4H)。
26、， 1.57-1.50(d， 6H)， 1.47-1.25(m， 20H)， 0.95-0.91(m， 10H).13C NMR(CDCl3， 400MHz)(ppm) ： 190.23， 189.65， 147.81， 145.11， 144.59， 142.46， 142.09， 140.56， 139.71， 137.38， 136.82， 136.11， 136.03， 135.53， 135.08， 134.85， 128.30， 124.68， 124.43， 124.17， 123.70， 123.05， 122.85， 31.69， 31.67， 31.64， 30.41， 3。
27、0.29， 29.61， 29.36， 29.12， 22.71， 14.18， 14.17. 0042 该化合物在二氯甲烷， 三氯甲烷， 四氢呋喃， 甲苯等常用溶剂中溶解良好。 0043 该实例制备的有机分子 TVIBDT-T 的吸收光谱见图 2(a)。 说 明 书 CN 103788111 A 7 5/6 页 8 0044 该化合物薄膜 ( 在 400 750nm 之间具有宽的吸收， 吸收边在 810nm 左右， 相应的 光学带隙为 1.62eV， 表明这是一个窄带隙的有机半导体材料。 0045 实施例 4、 2， 6- 二联噻吩乙烯茚酮 4， 8- 二噻吩苯并 1， 2-b ： 4， 5。
28、-b 二噻吩 (DTVIBDT-T) 的合成 ( 式 I 中， R1 R3 C6H13， R2 H， n 2 的化合物 ) 0046 往 50mL 的三口瓶中加入 0.41g 的单体式 II、 0.6g 单体 -Bromine - 己基联噻 吩乙烯茚酮和 20mL 甲苯， 通氮气 15 分钟后， 加入 30mg 四 ( 三苯基膦 ) 钯 (0.015mmol)， 升 温至 115搅拌反应 24 小时。反应结束， 冷却至室温， 将反应液沉降于 200mL 甲醇， 然后抽 滤， 收集黑色固体。然后采用二氯甲烷 / 石油醚 (1/1， v/v) 过色谱柱分离提纯产品， 得到 0.120g黑色分子DT。
29、VIBDT-T固体， 产率为50。 MALDI-TOF ： m/z 1498.8.计算出的C90H98O4S8 的质荷比为 1498.52. 0047 结构确证数据如下 ： 1H NMR(400MHz， CDCl 3)(ppm) ： 8.04(s， 2H)， 7.95-7.91(t， 4H)， 7.75-7.73(m， 4H)， 7.73(s， 2H)， 7.37-7.36(s， 2H)， 7.31(s， 2H)， 7.12(s， 2H)， 6.97-6.96(d， 2H)， 2.99-2.95(t， 4H)， 2.92-2.88(t， 4H)， 2.84-2.80(t， 4H)， 1.85-。
30、1.82(m， 4H)， 1.71-1.68(m， 8H)， 1.37-1.33(m， 36H)， 0.96-0.91(m， 18H).13CNMR(CDCl3， 300MHz) (ppm) ： 192.48， 158.97， 147.74， 142.19， 140.54， 137.14， 136.81， 134.89， 133.49， 133.03， 129.94， 128.14， 126.98， 126.50， 124.59， 122.93， 122.28， 31.92， 30.61， 29.68， 29.49， 29.15， 22.77， 14.22， 11.86. 0048 该化合物在。
31、二氯甲烷， 三氯甲烷， 四氢呋喃， 甲苯等常用溶剂中溶解良好。 0049 该实例制备的有机分子 DTVIBDT-T 的吸收光谱见图 2(b)。化合物薄膜采用溶液 旋涂的方法在石英片上成膜， 该化合物薄膜在 400 800nm 之间具有宽的吸收， 吸收边在 850nm 左右， 相应的光学带隙为 1.46eV， 表明这是一个窄带隙的有机半导体材料。 0050 该化合物的薄膜吸收和该化合物的溶液吸收相比， 其吸收宽度变宽， 吸收位置明 显红移。 0051 图 5 为 基 于 TVIBDT-T 和 DTVIBDT-T 薄 膜 的 循 环 伏 安 图。 将 TVIBDT-T 和 DTVIBDT-T 的三。
32、氯甲烷溶液涂在铂电极上， 以 Ag/AgCl 为参比电极， 等晾干成膜后置于 六氟磷酸四丁基胺乙腈溶液中测量。从图中得到起始氧化电位和起始还原电位分别为 TVIBDT-T ： 0.9V 和 -0.72V. 然后由公式 HOMO -e(Eoxonset+4.4)(eV) -5.3eV， LOMO -e(Eredonset+4.4)(eV) -3.68eV.DTVIBDT-T ： 0.8V 和 -0.75V，然 后 由 公 式 HOMO -e(Eoxonset+4.4)(eV) 5.2eV， LOMO -e(Eredonset+4.4)(eV) -3.65eV. 0052 实施例 5、 TVIBD。
33、T-T 的光伏性质 0053 以 TVIBDT-T 为给体、 PC60BM 为受体通过溶液旋涂制备了有机太阳能电池器件。图 3 为有机太阳能电池器件的示意图。 0054 器件结构为 ITO/PEDOT:PSS/TVIBDT-T:PC60BM/Ca/Al。 0055 制备方法如下 ： 将 TVIBDT-T 溶解于三氯甲烷中以制得 12mg/mL 的溶液， 然后与 50wt.的PC60BM共混(TVIBDT-T与PC60BM质量比为1.51)。 在透明氧化铟锡(ITO)涂布 的玻璃衬底上制造有机太阳能电池。将导电聚合物聚 ( 苯乙烯磺酸酯 ) 掺杂的聚 (3， 4- 乙 撑二氧基噻吩 )(PEDO。
34、T:PSS) 的薄膜旋涂至 ITO 表面以得到更匹配的界面。使用 Dektek 表 面光度仪测得的 PEDOT:PSS 层的厚度约为 30nm。接着， 使用如上制造的共混溶液旋涂薄层 约 60nm。然后， 在大约 10-4Pa 的压力下相继蒸镀钙和铝的薄层， 得到有机太阳能电池器件。 说 明 书 CN 103788111 A 8 6/6 页 9 在填充 N2的手套箱中使用氙灯太阳模拟器的 AM1.5G 强度 (100mW/cm2) 下对所制备的有机 太阳能电池器件的开路电压、 短路电流以及填充因子这三个参数进行测试， 所述氙灯太阳 能模拟器在国家可再生能源实验室 (NREL) 中使用硅二极管 。
35、( 具有 KG5 可见滤光器 ) 校正。 0056 图 4(a) 为该器件的电流 - 电压曲线。此器件的开路电压为 1.02V， 短路电流为 10.15mA/cm2， 填充因子为 57.2， 能量转化效率为 5.92 ； (b) 为该器件的光电流作用谱， 其器件获得光电流谱与材料的吸收光谱趋势一致， 说明该材料的吸收均对光电流生成有贡 献， 其在主吸收峰的最大外量子效率值达到 57。 0057 实施例 6、 DTVIBDT-T 的光伏性质 0058 以DTVIBDT-T为给体、 PC70BM为受体通过溶液旋涂制备了有机太阳能电池器件。 图 3为有机太阳能电池器件的示意图。 器件结构为ITO/P。
36、EDOT:PSS/DTVIBDT-T:PC70BM/Ca/Al。 0059 制备方法如下 ： 将 DTVIBDT-T 溶解于三氯甲烷中以制得 12mg/mL 的溶液， 然后与 PC70BM 共混 (DTVIBDT-T) 与 PC70BM 质量比为 1.5 1)。在透明氧化铟锡 (ITO) 涂布的玻璃 衬底上制造有机太阳能电池。将导电聚合物聚 ( 苯乙烯磺酸酯 ) 掺杂的聚 (3， 4- 乙撑二氧 基噻吩 )(PEDOT:PSS) 的薄膜旋涂至 ITO 表面以得到更匹配的界面。使用 Dektek 表面光度 仪测得的 PEDOT:PSS 层的厚度约为 30nm。接着， 使用如上制造的共混溶液旋涂薄。
37、层 60nm。 然后， 在大约10-4Pa的压力下相继蒸镀钙和铝的薄层， 得到有机太阳能电池器件。 在填充N2 的手套箱中使用氙灯太阳模拟器的 AM1.5G 强度 (100mW/cm2) 下对所制备的有机太阳能电 池器件的开路电压、 短路电流以及填充因子这三个参数进行测试， 所述氙灯太阳能模拟器 在国家可再生能源实验室 (NREL) 中使用硅二极管 ( 具有 KG5 可见滤光器 ) 校正。 0060 图 4(a) 为该器件的电流 - 电压曲线。此器件的开路电压为 0.92V， 短路电流为 11.05mA/cm2， 填充因子为 66.4， 能量转化效率为 6.75 ； (b) 为该器件的光电流作。
38、用谱， 其器件获得光电流谱与材料的吸收光谱趋势一致， 说明该材料的吸收均对光电流生成有贡 献， 其在主吸收峰的最大外量子效率值达到 60。 0061 本发明设计这种两维共轭有机分子是为了拓宽有机分子的光吸收、 降低带隙、 提 高有机半导体材料的空穴迁移率， 迁移率示意图见附图6， TVIBDT-T和DTVIBDT-T的迁移率 分别为 1.8510-4cm2V-1S-1和 1.8410-4cm2V-1S-1。这有利于有机半导体光伏性能的提高。 0062 本发明参照特定的实施方案和实施例进行描述。然而， 本发明不局限于仅仅所述 的实施方案和实施例。 本领域普通技术人员应认识到， 基于本文的教导， 在不偏离权利要求 书所限定的本发明的范围下可进行许多改变和替代。 说 明 书 CN 103788111 A 9 1/5 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 103788111 A 10 2/5 页 11 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103788111 A 11 3/5 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103788111 A 12 4/5 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103788111 A 13 5/5 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103788111 A 14 。