专利名称：基于双-(8-羟基喹啉合-n,o)铂(ⅱ)的有机光电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用双-(8-羟基喹啉合_N，0)钼(II) (PtQ2)作为活性材料的有机光电池(OPV)。
背景技术：
众所周知，化石燃料，如石油和煤炭，将很快会耗尽。此外，由于温室气体如二氧化碳使由化石燃料所产生的副产品造成全球变暖问题。降低了地球的自然净化能力，从而对人类的生存有害。因此，全世界都在努力发展环境友好的能源和具有低的能量消耗的装置和/或由可再生能源如太阳能所驱动的装置。太阳能电池或光伏(PV)电池是一类通过吸收电磁幅射(紫外、可见和红外幅射)来产生电流的光电装置。迄今为止，光电池是由无机半导体，如Si，CdTedn Culnfahk制成的，其在太阳能电池工业具有支配地位。特别地， 多晶硅(poly-Si)和单晶硅(SC-Si) —起贡献了接近90%的市场份额。但是，硅材料的缺乏，以及无机半导体材料的高的工艺成本已经对太阳能电池工业的发展构成了阻碍。相反，有机半导体潜在的低成本、在大规模生产时易于制造、以及对柔性基材的适用性对于光电池应用来说是有利的。有机光电池(OPV)包括至少一种使用了有机或有机金属小分子或聚合物材料的组分，用于光的吸收和充电。通过利用化学合成，可以合成很多种不同的有机分子或聚合物(其具有不同的带隙和吸收系数)，以使光的吸收和从所述光电池产生的功率最大化。这样，所述有机光电池作为一类新的太阳能电池技术而出现。(Prog. Photovolt :Res. App1. 2007 ；15，659).在有机光电池领域中，已经开发出了不同的装置体系，包括染料敏化的电阳能电池(DSSC)，有机/无机混杂有机电池，以及具有异质结的有机光电池。在1986年，C. W. Tang 在festman Kodak发现由铜酞菁(CuPc)和茈四羧酸衍生物制成的双层异质结结构得到了 0.95%的功率转换效率(PCE)。其它的小分子如并五苯、并四苯以及金属酞菁(PCs)也是被研究最多的给体材料。(Appl. Phys. Lett.，2004，85，5427 ；Appl. Phys. Lett.，2004，85， 6272 ； Appl.，Phys. Lett.，2005，86，243506)引人注目的是，富勒烯(C60)或茈与有机半导体的结合，其自从20世纪90年代发展起来用于电子材料应用，是最为常见的有机太阳能电池结构。从 2000 年开始，已经得到超过 6%的 PCE(Principles ofSolar Cells, Hongreung Publication)。近来，基于作为电子给体的π-共轭半导体(p-type)材料的有机光电池的发展取得了显著的进步，所述材料如立体规则聚(3-烷基噻吩)(P3HTs)，(Adv. Mater. 2006,18， 572 ；Appl. Phys. Lett. 2005,87,083506 ；Nat. Mater. 2006,5,197)钼(II)聚炔烃聚合物， (Nature Mater. 2007,6, 521)，以及低聚噻吩(Adv. Mater. 2006,18，2872)。通过给体 / 接受体聚合物互穿网络的纳米结构，已经实现了具有大于5% PCE的装置，其是通过限制溶剂的蒸发速率或在制造之后进行热退火而实现的。(Adv. Funct. Mater. 2003，13，85 ；Appl. Phys. Lett. 2005，86，063502 ；Adv. Funct. Mater. 2005，15，1617 ；Nat.Mater. 2005，4，864)双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) (PtQ2)配合物首先由R. BalIardini等在1978年制备(Inorganica Chimica Acta 1978，31，1，L423-L4M)，其在稀溶液中显示出橙色到红色的发射。但是，直到2008年并没有对于PtGj2配合物的实际应用。2008年，Che由PtGj2配合物制造了深红色到近红外的有机发光二极管(OLEDs) (Applied Physics Letter 2008， 92，16，163305)。由于所述装置的效率较低(至多0. 32cd/A)，在OLED领域并没有发展出更多的应用。上述参考文献弓I入本申请作为参考。
发明内容
本发明涉及有机光电池，其在有机光活性层中含有作为光吸收和电荷传递材料的至少一种双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) (PtQ2)配合物以及对应的衍生物。所公开的双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) (PtQ2)配合物及其衍生物具有光电流/功率产生特性。 本发明涉及基于有机金属喹吖啶酮双-(8-羟基喹啉合_N，0)钼(II) (PtQ2)配合物衍生物的光电池，其潜在地应用于电池组、能量存储以及电器驱动。本发明涉及使用作为活性材料的具有结构I的双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) (PtQ2)的有机光电池(OPV)
权利要求
1. 一种有机光电池，其包含基材； 透明电极； 有机光活性层；和金属电极；其中所述有机光活性层包含具有结构I的双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) (PtQ2)化合物
2.如权利要求1所述的有机光电池，其中R1-I^6独立地选自氢、氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基、C3-C6环烧基或C6-C12芳基。
3.如权利要求1或2所述的有机光电池，其中所述双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) 化合物选自以下化合物
4.如权利要求1所述的有机光电池，其中所述有机光电池为单层电池、多层电池、串叠型电池或分散异质结电池。
5.如权利要求1所述的有机光电池，其中所述透明电极在所述基材上并与所述基材相接触，并且其中所述有机光活性层在所述透明电极上并与所述透明电极相接触，并且其中所述金属电极在所述有机光活性层上。
6.如权利要求5所述的有机光电池，进一步包含激子阻挡层，其在所述有机光活性层上并与该有机光活性层相接触，其中所述金属电极在所述激子阻挡层上并与所述激子挡层相接触。
7.如权利要求6所述的有机光电池，其中所述激子阻挡层包含浴铜灵衍生物、红菲绕啉衍生物、三-8-羟基喹啉合铝衍生物或2，9-双(萘-2-基)-4，7- 二苯基-1，10-邻二氮杂菲衍生物。
8.如权利要求6所述的有机光电池，其中所述激子阻挡层的厚度为7.5nm-10nm。
9.如权利要求1所述的有机光电池，其中所述有机光活性层的厚度为20nm-120nm。
10.如权利要求1所述的有机光电池，其中所述有机光活性层还包含电子接受体层。
11.如权利要求13所述的有机光电池，其中所述电子接受体层包含茈衍生物、3，4，9，10-茈四羧基双苯并咪唑(PTCBI)、喹喔啉衍生物、聚(苯基喹喔啉)(PPQ)、C6tl、或含有C6tl 的复合聚合物。
12.如权利要求1所述的有机光电池，其中所述透明电极在所述基材之上并与所述基材相接触；并且所述金属电极在所述活性层之上，其中所述活性层在所述透明电极之上并与所述透明电极相接触。
13.一种形成有机光电池的方法，包括在基材上形成有机光活性层，其中所述有机光活性层包含具有结构I的双-(8-羟基喹啉合-N，0)钼(II) (PtQ2)
14.如权利要求13所述的方法，进一步包含在形成所述有机光活性层之前，形成在所述基材之上并与该基材相接触的透明电极， 从而形成在所述透明电极之上并与该透明电极相接触的有机光活性层；并且在所述有机光活性层之上形成金属电极。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述有机光活性层和所述金属电极通过真空沉积顺序地形成，而不必中断真空。
16.如权利要求13所述的方法，其中形成所述有机光活性层包括在冰醋酸中回流四氯钼酸钾(K2PtCl4)与8-羟基喹啉的混合物以得到悬浮物； 用水和丙酮洗涤所述悬浮物；以及在CH2Cl2或DMF中重结晶所述悬浮物以得到具有结构I的配合物。
全文摘要
本发明涉及基于双-(8-羟基喹啉合-N，O)铂(II)的有机光电池，具体地提供了有机光电池(OPV)和形成所述光电池的方法。有机光电池可以包括有机光活性层，其包含具有如结构I所公开通式的双-(8-羟基喹啉合-N，O)铂(II)(PtQ2)。形成有机光电池的方法可以包括在基材上形成有机光活性层，所述基材可以包括透明电极。所述有机光活性层可以包含具有结构I通式结构的PtQ2。
文档编号C07F15/00GK102299263SQ201110074768
公开日2011年12月28日 申请日期2011年2月8日 优先权日2010年2月9日
发明者向海峰, 支志明 申请人:香港大学