非富勒烯有机光伏电池在室内光下的应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111129308A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号201811297192.1(22)申请日2018.11.01(71)申请人中国科学院化学研究所地址100190北京市海淀区中关村北一街2号(72)发明人侯剑辉崔勇姚惠峰(74)专利代理机构北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙)11535代理人刘元霞汪泉(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/46(2006.01)C07D495/22(2006.01)C07D493/22(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图9页(54)发明名称非富勒烯有机光伏电池在室内光下的应用(57)摘要本发明公开了非富勒烯有机光伏电池及其应用。所述非富勒烯有机光伏电池包括含有受体材料和给体材料的活性层，所述受体和给体为非富勒烯材料；所述应用为非富勒烯有机光伏电池在室内光下驱动微电子产品。本发明采用非富勒烯材料作为电池活性层、非富勒烯给体和受体结构得到的有机光伏电池，相较于市场上普遍商业化生产的太阳能电池，在室内光环境下能够实现18％以上的光电转化效率。CN111129308ACN111129308A权利要求书1/4页1.非富勒烯有机光伏电池在室内光下的应用，其特征在于，所述非富勒烯有机光伏电池中以非富勒烯为活性材料。2.根据权利要求1所述的非富勒烯有机光伏电池在室内光下的应用，其特征在于，所述非富勒烯有机光伏电池中包括含有受体材料和给体材料的活性层，所述给体材料包括但不限于以下物质中的一种、两种或更多种：聚(对亚苯基亚乙烯)类、聚(亚芳基亚乙烯基)类、聚(对亚苯基)类、聚(亚芳基)类、聚噻吩类、聚喹啉类、叶啉类、卟啉类、酞菁类、寡聚小分子类；所述受体材料包括小分子受体材料和聚合物受体材料；进一步的，所述应用为非富勒烯有机光伏电池在室内光下驱动微电子产品；优选的，所述微电子产品包括但不限于计算器、电子时钟、指示牌和电子标签；优选的，所述室内光的光源为LED灯、荧光灯、白炽灯、和卤素灯中的至少一种；优选的，驱动时，所述室内光分布在有机光伏电池上的辐照强度为0-5000lux。3.根据权利要求1或2所述的非富勒烯有机光伏电池在室内光下的应用，其特征在于，所述给体材料具有如下式A结构：其中，R1、R2、R3、R4相同或不同，选自H或C1-20烷基；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10相同或不同，选自O，S或Se；Z1、Z2相同或不同，选自卤素，所述卤素为F、Cl、Br、I；优选的，所述R1、R2、R3、R4为C3-C12烷基；其中，n＝10-50。4.一种非富勒烯受体材料，其特征在于，具有如式I所示的结构：2CN111129308A权利要求书2/4页其中，Ra、Rb、Rc、Rd相同或不同，选自H或C1-20烷基；X1、X2、X3、X4相同或不同，选自O或S；A1、A2相同或不同，选自任选被一个、两个或三个选自＝O，＝S，卤素，的取代基所取代的结构，其中Ar为C5-C12芳环或芳杂环；优选的，所述式(I)结构为：5.根据权利要求4所述受体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将M1与M2进行反应得到；其中，M1为任选被一个、两个或三个选自＝O，＝S，卤素，的取代基所取代的化合物，所述Ar定义同权利要求4所述通式I中的定义；M2为如下结构：3CN111129308A权利要求书3/4页其中，A1、A2、Ra、Rb、Rc、Rd、X1、X2、X3、X4的定义同权利要求4所述通式I中的定义。6.根据权利要求4所述的一种受体材料在非富勒烯有机光伏电池中的应用；优选的，所述光伏电池优选应用于室内光下。7.一种非富勒烯有机光伏电池，其特征在于，所述电池包括含有给体材料和受体材料的活性层；所述受体材料为如权利要求4所述的受体材料，所述给体材料具有如下式A结构：其中，R1、R2、R3、R4相同或不同，选自H或C1-20烷基；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10相同或不同，选自O，S或Se；Z1、Z2相同或不同，选自卤素，所述卤素为F、Cl、Br、I；优选的，所述R1、R2、R3、R4为C3-C12烷基；其中，n＝10-50；优选的，所述电池的活性层优选为包括给体材料和受体材料的混合薄膜层。8.根据权利要求7所述的非富勒烯有机光伏电池，其特征在于，所述电池结构包括顺次排布的电极一、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层和电极二；优选的，所述电极一和电极二均选自ITO、FTO、银纳米线、AZO、钙、镁、钡、铝、银、金、铜、镍、锌、钛、锰、铁、铂和钼中的一种、两种或更多种；优选的，所述阳极修饰层选自PEDOT:PSS(聚3,4-乙烯二氧噻吩/