光活化层、包含光活化层的有机太阳能电池及其制造方法与流程

文档序号:14660006发布日期:2018-06-12 17:34阅读:174来源:国知局
本申请要求在韩国知识产权局于2012年9月28日提交的韩国专利申请PCT/KR2012/007932的优先权及权益,其全部内容通过引用并入本文。本说明书涉及光活化层、包含该光活化层的有机光伏电池及其制造方法。
背景技术
:自从1992年UCSB的Heeger首次展示了使用有机聚合物的光伏电池的可能性,目前已进行了很多相关研究。该电池为异质结薄膜二极管,其中吸收光的有机聚合物与非常高亲电性的C60富勒烯衍生物或C70富勒烯衍生物彼此混合,并采用ITO(氧化铟锡,为透明电极)作为阳极以及具有低功函数的金属电极(例如铝)作为阴极材料。在由有机聚合物构成的光活化层中吸收光以形成电子-空穴对(或称为激子)。存在这样的技术,其中在电子-空穴对移动到共聚物与C60富勒烯衍生物或C70富勒烯衍生物的界面以待分离为电子和空穴之后,电子移动到金属电极而空穴移动到透明电极,从而产生电子。目前,使用有机聚合物的有机聚合物薄膜光伏电池的效率达到7%至8%(NaturePhotonics,2009,3,649-653)。然而,目前,相较使用硅树脂的光伏电池的最高效率(~39%),有机聚合物光伏电池的效率具有低水平。需要开发具有更高效率的有机光伏电池。技术实现要素:技术问题本说明书努力提供具有改善效率的有机光伏电池及其制造方法,以及用于该有机光伏电池的光活化层。技术方案本发明的一个示例性实施方案提供有机光伏电池,包括:第一电极;朝向第一电极的第二电极;以及设置于第一电极和第二电极之间且包含光活化层的有机层,其中所述光活化层包含电子受体材料和电子供体材料,所述电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂处理,并且所述非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:水、烷烃、卤代烃、醚、酮、酯、含硫化合物、酸、醇、酚和多元醇。本发明的另一个示例性实施方案提供有机光伏电池,包括:第一电极;朝向第一电极的第二电极;以及设置于第一电极和第二电极之间且包含光活化层的有机层,其中所述光活化层包含电子受体材料和电子供体材料,相较所述电子受体材料和电子供体材料的固有值,其FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)增加了110至150%。本发明的另一个示例性实施方案提供有机光伏电池,包括:第一电极;朝向第一电极的第二电极;以及设置于第一电极和第二电极之间且包含光活化层的有机层,其中所述光活化层包含电子受体材料和电子供体材料,所述电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂处理,并且相较通过非溶剂处理之前的包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层的情况,所述有机光伏电池的效率提高了110至200%。本发明的另一个示例性实施方案提供光活化层,包含:电子受体材料;以及电子供体材料,其中所述电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂处理,并且所述非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:水、烷烃、卤代烃、醚、酮、酯、含硫化合物、酸、醇、酚和多元醇。本发明的另一个示例性实施方案提供光活化层,包含:电子受体材料;以及电子供体材料,其中相较所述电子受体材料和电子供体材料的固有值,其FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)增加了110至150%。本发明的另一个示例性实施方案提供制造有机光伏电池的方法,包括:准备基底;在所述基底的一个区域中形成第一电极;在所述第一电极的上部形成包含光活化层的有机层;通过非溶剂处理所述光活化层;并在所述有机层上形成第二电极。有益效果根据本说明书的一个示例性实施方案,通过非溶剂处理和热处理(如果需要)的简单工艺可以生产光活化层。此外,经受上述处理的光活化层具有高传导性且是稳定的。根据本说明书的示例性实施方案的光活化层具有良好的光吸收率,并且通过电子受体材料和电子供体材料的自组装具有稳定化的分子结构。因此,包含根据本说明书的示例性实施方案的光活化层的有机光伏电池可表现出优异的特性,例如提高的开路电压和提高的效率。特别地,根据本说明书的示例性实施方案的光活化层具有高的光吸收率、高电荷迁移率(因为共轭长度变长了)、对于电极的低阻抗以及改善的形态结构,因此,提高了二极管的寿命特性及效率。附图说明图1是说明制造根据本说明书的示例性实施方案的光活化层的方法的图。具体实施方式下文中,将详细地描述本说明书。本说明书提供有机光伏电池,包括:第一电极;朝向第一电极的第二电极;以及设置于第一电极和第二电极之间且包含光活化层的有机层,其中所述光活化层包含电子受体材料和电子供体材料,所述电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂处理。本说明书中,非溶剂意指电子供体材料和电子受体材料在其中不被溶解或不反应的物质。本说明书中,“通过(用)非溶剂处理”意指“通过非溶剂的溶胀处理”,即当将非溶剂施用于电子供体材料或电子受体材料时,所述非溶剂渗透所述电子供体材料或电子受体材料,并因此发生溶胀现象,或者意指“通过非溶剂的表面处理”,即在将非溶剂施用于电子供体材料或电子受体材料之后,相应除去非溶剂时,非溶剂对电子供体材料或电子受体材料的表面起作用。本说明书中,“起作用”意指通过在电子供体材料或电子受体材料的表面上形成偶极和/或改变其化学结构等方式,影响电子供体材料或电子受体材料的表面。此外,在本说明书的示例性实施方案中,当将非溶剂施用于光活化层时,发生溶胀现象,并且因此所述非溶剂渗透所述光活化层。在本说明书的示例性实施方案中,非溶剂在光活化层中的渗透距离为光活化层厚度的5%或更高并低于50%。在另一个示例性实施方案中,非溶剂在光活化层中的渗透距离为光活化层厚度的5至30%。当将非溶剂施用于光活化层时,可选择非溶剂的类型、处理方法和用量。当将非溶剂施用于光活化层1分钟至60分钟时,非溶剂在光活化层中的渗透距离为光活化层厚度的5%或更高并低于50%。当非溶剂在光活化层中的渗透距离为光活化层厚度的50%或更高时,光活化层可能会与所涂覆的基底分离。此外,当非溶剂在光活化层中的渗透距离为光活化层厚度的5至30%时,光活化层与电极之间的界面面积可增大并且其接触特性可得到改善以改善二极管的性能。本说明书中,非溶剂溶胀方法包括将非溶剂施用于光活化层的上部并进行旋涂或滴涂的方法。本说明书中,非溶剂表面处理方法包括在将非溶剂施用于光活化层的上部之后,通过旋涂除去所述非溶剂的方法。如果将非溶剂溶胀方法应用于光活化层,光活化层以及光活化层与电极之间的界面可同时被调整,这对于改善光活化层的形态结构是有用的。此外,制造方法为相对简单的旋涂等,其为具有时间及经济上的优势的工艺。所施用的非溶剂渗入光活化层的空隙以增加聚合物链之间的空隙,由此提高了聚合物链的移动。此外,如果聚合物链的移动得以提高,通过分子结构的自组装形成有序的分子结构。在这种情况下,共轭长度得以提高,从而提高了电荷迁移率和光学特性,由此提供了高光吸收率,从而有助于效率的提高。在示例性实施方案中,通过非溶剂溶胀方法施用非溶剂1分钟或更长时间。在另一个示例性实施方案中,施用非溶剂1分钟至60分钟。在另一个示例性实施方案中,施用非溶剂10分钟至40分钟。在本说明书的另一个示例性实施方案中,在非溶剂处理方法中,在施用非溶剂后的1分钟内将非溶剂除去。在这种情况下,所施用的非溶剂对于光活化层的非溶剂表面处理比在光活化层中的非溶剂的渗透效率更高。当施用非溶剂1分钟或更长时,非溶剂在光活化层中的渗透距离可能增加。当所述施用进行60分钟内时,可将非溶剂在光活化层中的渗透距离设定为超过光活化层厚度的50%,以防止出现剥离现象。在本说明书的另一个示例性实施方案中,如果必要,可控制施用非溶剂的时间,以进行通过非溶剂的溶胀处理、通过非溶剂的表面处理,或者同时进行通过非溶剂的溶胀处理和通过非溶剂的表面处理。在本说明书的示例性实施方案中,提供有机光伏电池,其中在通过非溶剂溶胀之前、期间或之后,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。在示例性实施方案中,可在通过非溶剂溶胀之前,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。在示例性实施方案中,可在通过非溶剂溶胀之后,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。在示例性实施方案中,可在通过非溶剂溶胀同时,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。在这种情况下,由于在通过非溶剂溶胀时进行加热,提高了非溶剂在光活化层中的渗透距离,从而缩短了非溶剂的处理时间并简化了工艺,而不需要后续热处理或通过旋涂或吹气除去非溶剂的步骤,并因此在时间和/或成本方面上具有优势。非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:水、烷烃、卤代烃、醚、酮、酯、含硫化合物、酸、醇、酚和多元醇。在本说明书的示例性实施方案中,基于烷烃的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:正丁烷、正戊烷、正己烷、正辛烷、异辛烷、正十二烷、二氯甲烷、环己烷及甲基环己烷。在本说明书的示例性实施方案中,基于烷烃的非溶剂为二氯甲烷。电子供体材料例如P3HT不溶于基于烷烃的非溶剂,但电子受体材料例如PCBM具有选择性的可溶性。在这种情况下,当单独使用非溶剂或以预定量与另一种溶剂混合使用时,电子受体材料被溶胀的同时在表面被选择性溶解从而增大了界面结合面积。在示例性实施方案中,基于卤代烃的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:一氯甲烷、二氯甲烷、二氯甲烷、1,1-二氯乙烯、二氯化乙烯、氯仿、1,1-二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳、氯苯、邻二氯苯和1,1,2-三氯三氟乙烷。在另一个示例性实施方案中,基于醚的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:四氢呋喃、1,4-二氧六环、二乙醚和二苄醚。当使用基于醚的非溶剂时,由于沸点较低,在非溶剂溶胀方法之后很容易除去该溶剂,并因此,生产工艺简单并且在时间和成本上具有优势。在另一个示例性实施方案中,基于酮的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:丙酮、甲乙酮、环己酮、二乙酮、苯乙酮、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、异佛尔酮及二(异丁基)酮。在示例性实施方案中,基于酯的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:碳酸亚乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、丙二醇-1,2-碳酸酯、乙酸乙酯、碳酸二乙酯、硫酸二乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸2-乙氧乙基酯、乙酸异戊酯及异丁酸异丁酯。本说明书中,含硫化合物意指含硫化合物中的这样一种溶剂:电子供体材料和电子受体材料在其中不被溶解或不反应。在另一个示例性实施方案中,含硫化合物非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:二硫化碳、二甲基亚砜及乙硫醇。在另一个示例性实施方案中,基于醇的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:甲醇、乙醇、烯丙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、苄醇、环己醇、二丙酮醇、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、2-甲氧基乙醇和1-癸醇。当使用基于醇的非溶剂时,在光活化层与电极之间会形成偶极,从而减弱空穴提取的屏障,因此提高了电压密度。因此,由于内置电势的升高以及由表面能量捕获的减少导致的开路电压和填充因子(FF)的升高,可能改善有机光伏电池的效率。此外,通过溶解水溶缓冲材料、金属纳米颗粒和金属氧化物等使用非溶剂处理方法时,通过非溶剂的处理和缓冲层的形成可同时进行,并因此,在生产工艺的时间和成本上具有优势。在示例性实施方案中,酸非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:甲酸、乙酸、苯甲酸、油酸及硬脂酸。当使用酸非溶剂时,电子供体材料被离子化以降低收集界面间电荷的屏障,因此,提高了电流密度,或提高了当之后使用水溶性缓冲材料时的可湿性(涂覆中是有用的)。在示例性实施方案中,基于酚的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:苯酚、间苯二酚、间甲酚及水杨酸甲酯。在示例性实施方案中,基于多元醇的非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、三甘醇和二丙二醇。在本说明书的示例性实施方案中,非溶剂为水。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于烷烃的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于卤代烃的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于醚的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于酮的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于酯的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为含硫化合物非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为酸非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于醇的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于酚的非溶剂。在另一个示例性实施方案中,非溶剂为基于多元醇的非溶剂。在示例性实施方案中,非溶剂为选自以下中的一种或两种或更多种:烷烃、醚、醇和酸。在本说明书的示例性实施方案中,热处理的温度为电子供体材料的玻璃化转变温度(Tg)或更高,且为其热分解温度或更低。当热处理的温度低于电子供体材料的玻璃化转变温度时,电子供体材料的自组装现象可能不会很好地发生,并且当热处理的温度高于电子供体材料的热分解温度时,电子供体材料会被破坏从而减弱了光电流产生特性。热处理提供对由非溶剂溶胀方法导致的效应的协同效应,从而更好的排列分子结构,因此,增加了共轭长度并提高了光学特性。此外,由于制造工艺相对简单,该工艺具有时间和经济上的优势。在本说明书的示例性实施方案中,热处理的时间为0分钟到5小时。在另一个示例性实施方案中,热处理的时间为10分钟到3小时。在另一个示例性实施方案中,热处理的时间为30分钟到45分钟。可根据自组装的程度调整上述时间。在本说明书的示例性实施方案中,电子受体材料为富勒烯衍生物或非富勒烯衍生物。在另一个示例性实施方案中,富勒烯衍生物为C60至C90的富勒烯衍生物。上述富勒烯衍生物可为未取代的或由至少一个额外的取代基取代的。在示例性实施方案中,富勒烯衍生物为C60富勒烯衍生物或C70富勒烯衍生物。在示例性实施方案中,C60富勒烯衍生物或C70富勒烯衍生物的取代基各自独立的选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者可进一步被通过由两个相邻取代基形成缩合环而得到的取代基所取代。在另一个示例性实施方案中,富勒烯衍生物选自:C76的富勒烯衍生物、C78的富勒烯衍生物、C84的富勒烯衍生物和C90的富勒烯衍生物。在示例性实施方案中,C76的富勒烯衍生物、C78的富勒烯衍生物、C84的富勒烯衍生物和C90的富勒烯衍生物的取代基各自独立的选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者可进一步被通过由两个相邻取代基形成缩合环而得到的取代基所取代。相较非富勒烯衍生物,富勒烯衍生物具有电子-空穴对(激子)的优异分离能力及电荷迁移率,并因此在效率方面具有优势。在另一个示例性实施方案中,非富勒烯衍生物的LUMO能级为-2.0至-6.0eV。在另一个示例性实施方案中,非富勒烯衍生物的LUMO能级为-2.5至-5.0eV。在另一个示例性实施方案中,非富勒烯衍生物的LUMO能级为-3.5至-4.5eV。当LUMO能级在上述范围内时,很容易注入电子,因此,提高了有机光伏电池的效率。特别地,当非富勒烯衍生物的LUMO能级为-3.5至-4.5eV时,在最大化与电子供体材料的HOMO能级的差异的同时,可进行电荷分离,并因此,可得到高开路电压和电流密度的优点。此外,在本说明书的示例性实施方案中,非富勒烯衍生物为单分子或非球形的聚合物。在本说明书的示例性实施方案中,电子供体材料包含至少一种电子供体;或至少一种电子受体和至少一种电子供体的聚合物。在本说明书的示例性实施方案中,电子供体材料包含至少一种电子供体。在另一个示例性实施方案中,电子供体材料包含至少一种电子受体和至少一种电子供体的聚合物。在本说明书的示例性实施方案中,电子供体包含选自以下化学式的一种或两种或更多种。这些化学式中,a为0至4的整数,b为0至6的整数,c为0至8的整数,d和e各自为0至3的整数,f和g各自为0至2的整数,R2和R3彼此相同或不同,并且各自独立地选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者两个相邻取代基可连接在一起以形成缩合环,X1至X3彼此相同或不同,并且各自独立地选自:CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se和Te,Y1和Y2彼此相同或不同,并且各自独立地选自:CR、N、SiR、P和GeR,R和R’彼此相同或不同,并且各自独立地选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者两个相邻取代基可连接在一起以形成缩合环。在另一个示例性实施方案中,电子受体包含选自以下化学式中的一种或两种或更多种。这些化学式中,R2至R5彼此相同或不同,并且各自独立地选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者两个相邻取代基可连接在一起以形成缩合环,X1和X2彼此相同或不同,并且各自独立地选自:CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se和Te,Y1至Y4彼此相同或不同,并且各自独立地选自:CR、N、SiR、P和GeR,R和R’彼此相同或不同,并且各自独立地选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者两个相邻取代基可连接在一起以形成缩合环。在本说明书的另一个示例性实施方案中,电子供体材料包含含有以下的的聚合物:由下式1、式2和式3中任一个所表示的A单元;如下式4所表示的B单元;以及如下式5所表示的C单元:其中f和g各自为0至2的整数,R2至R4彼此相同或不同,并且各自独立地选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者两个相邻取代基可连接在一起以形成缩合环,X1至X5彼此相同或不同,并且各自独立地选自:CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se和Te,Y3至Y5彼此相同或不同,并且各自独立地选自:CR、N、SiR、P和GeR,R和R’彼此相同或不同,并且各自独立地选自:氢;氘;卤素;腈基;硝基;酰亚胺基;酰胺基;羟基;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;取代或未取代的芳氧基;取代或未取代的烷基硫氧基;取代或未取代的芳基硫氧基;取代或未取代的烷基亚砜基;取代或未取代的芳基亚砜基;取代或未取代的烯基;取代或未取代的甲硅烷基;取代或未取代的硼基;取代或未取代的烷基胺基;取代或未取代的芳烷基胺基;取代或未取代的芳基胺基;取代或未取代的杂芳基胺基;取代或未取代的芳基;取代或未取代的芴基;取代或未取代的咔唑基;以及取代或未取代的包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基,或者两个相邻取代基可连接在一起以形成缩合环。在本说明书的示例性实施方案中,电子受体材料为富勒烯衍生物。在另一个示例性实施方案中,电子受体材料为C60富勒烯衍生物。在本说明书的示例性实施方案中,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM)。在本说明书的示例性实施方案中,电子供体材料为此时X1为S。在另一个示例性实施方案中,电子供体材料为聚(3-己基噻吩)(P3HT)。在本说明书的另一个示例性实施方案中,电子供体材料包括含有A单元、B单元和C单元的共聚物。在本说明书的另一个示例性实施方案中,A单元为式1。在本说明书的另一个示例性实施方案中,A单元为式1,X1为S,且R2和R3为氢。在本说明书的另一个示例性实施方案中,X3为S,Y3和Y4为N,Y5为CR。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R和R4彼此相同或不同,并且各自独立地为取代或未取代的烷氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R和R4彼此相同或不同,并且各自独立地为烷氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R和R4为辛氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,X5为NR。在本说明书的另一个示例性实施方案中,X5为NR,R为十二烷基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,X4为S。在本说明书的另一个示例性实施方案中,电子供体材料包含由以下式6所表示的单元:其中x为摩尔分数,且为如下范围的实数:0<x<1;y为摩尔分数,且为如下范围的实数:0<y<1;x+y=1;n为1至10000范围内的整数;R10至R12彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;取代或未取代的烷基;或取代或未取代的烷氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R10为取代或未取代的烷氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R10为辛氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R11为取代或未取代的烷氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R11为辛氧基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R12为取代或未取代的烷基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,R12为十二烷基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,x为0.5。在本说明书的另一个示例性实施方案中,y为0.5。在本说明书的一个示例性实施方案中,共聚物的端基为取代或未取代的杂环基或者取代或未取代的芳基。在本说明书的另一个示例性实施方案中,共聚物的端基为4-(三氟甲基)苯基。在本说明书的一个示例性实施方案中,电子供体材料由以下聚合物1表示:[聚合物1]在示例性实施方案中,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM),且电子供体材料为聚(3-己基噻吩)(P3HT)。在本说明书的另一个示例性实施方案中,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM),且电子供体材料为上述聚合物1。在本说明书的另一个示例性实施方案中,非溶剂为甲醇,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM),且电子供体材料为上述聚合物1。在本说明书的另一个示例性实施方案中,非溶剂为甲醇,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM),且电子供体材料为上述聚合物1,热处理的温度为电子供体材料的玻璃化转变温度或更高,且为其热分解温度或更低。在本说明书的另一个示例性实施方案中,非溶剂为2-甲氧基乙醇,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM),且电子供体材料为上述聚合物1。在本说明书的另一个示例性实施方案中,非溶剂为2-甲氧基乙醇,电子受体材料为[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM),且电子供体材料为上述聚合物1,热处理的温度为电子供体材料的玻璃化转变温度或更高,且为其热分解温度或更低。本说明书中,光活化层包含电子受体材料和电子供体材料。此外,光活化层的电子受体材料和电子供体材料可形成本体异质结(BHJ)。在本说明书的示例性实施方案中,电子受体材料与电子供体材料以1∶10至10∶1的比例(w/w)彼此混合。在另一个示例性实施方案中,材料以1∶7至2∶1的重量比彼此混合。在另一个示例性实施方案中,电子受体材料与电子供体材料以1∶4至5∶3的重量比彼此混合。在另一个示例性实施方案中,电子受体材料与电子供体材料以1∶0.4至1∶4的重量比彼此混合。如果以低于0.4的重量比混合电子受体材料,结晶化电子受体材料的含量低从而对所产生电子的运动造成阻碍,并且如果以高于10的重量比混合,吸收光的电子供体材料的含量相对降低了,导致光无法被有效吸收的问题。在另一个示例性实施方案中,提供有机光伏电池,其中相较所述电子受体材料和电子供体材料的固有值,其FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)增加了110至150%。在另一个示例性实施方案中,提供有机光伏电池,其中相较使用非溶剂处理之前的包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层的情况,所述有机光伏电池的效率提高了110至200%。在另一个示例性实施方案中,在通过非溶剂处理之前、期间或之后,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。在这种情况下,提供有机光伏电池,其中相较使用非溶剂处理和热处理之前的包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层的情况,所述有机光伏电池的效率提高了110至150%。图1为说明制造根据本说明书的示例性实施方案的光活化层的方法的图。取代基的实例将在下文中描述,但不限于此。本说明书中,烷基可为直链或支链,并且虽不特别加以限制,但是碳原子的数优选为1至20。烷基的具体实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基和庚基等,但并不限于此。本说明书中,烯基可以为直链或支链,并且虽不特别加以限制,但是碳原子的数优选为2至40。烯基的具体实例优选包括其中芳基(例如芪基或苯乙烯基)被取代的烯基,但并不限于此。本说明书中,烷氧基可为直链、支链或环状链。虽不特别加以限制,但是烷氧基的碳原子的数优选为1至25。烷氧基的具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基和环戊氧基等,但并不限于此。本说明书中,对于环烷基没有特别限制,然而其碳原子的数优选为3至60,并且特别优选为环戊基或环己基。本说明书中,卤素可为氟、氯、溴或碘。本说明书中,芳基可为单环,并且虽不特别加以限制,但是其碳原子的数优选为6至60。芳基的具体实例包括单环芳基如苯基、联苯基、三苯基、三联苯基及芪基,多环芳基如萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、并四苯基、基、芴基、苊并苯基(acenaphthaceny1)、苯并菲基及荧蒽基等,但并不限于此。本说明书中,杂环基为包含O、N或S作为杂原子的杂环基,并且虽不特别加以限制,但是其碳原子的数优选为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、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、喹啉基、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、菲咯啉基和二苯并呋喃基等,但并不限于此。本说明书中,对于酰亚胺基的碳原子数没有特别限制,但优选为1至25。特别地,酰亚胺基可为具有以下结构的化合物,但并不限于此。本说明书中,对于酰亚胺基的碳原子数没有特别限制,但优选为1至25。特别地,酰亚胺基可为具有以下结构的化合物,但并不限于此。本说明书中,酰胺基的氮原子可被氢、具有1至25个碳原子的直链、支链或环状烷基、或者具有6至25个碳原子的芳基一取代或二取代。特别地,酰胺基可为具有以下结构式的化合物,但并不限于此。本说明书中,酯基的氧可被具有1至25个碳原子的直链、支链或环状烷基或者具有6至25个碳原子的芳基取代。特别地,酯基可为具有以下结构式的化合物,但并不限于此。本说明书中,杂芳基可选自上述杂环基的实例。本说明书中,芴基具有两个环状有机化合物通过一个原子相连接的结构,其实例包括或等。本说明书中,芴基包括开式芴基的结构,所述开式芴基具有在两个环状化合物通过一个原子相连接的结构中,一个环状化合物的连接被断开的结构,其实例包括或等。本说明书中,对于胺基的碳原子数没有特别限制,但优选为1至30。胺基的具体实例包括甲胺基、二甲胺基、乙胺基、二乙胺基、苯胺基、萘胺基、联苯胺基、蒽胺基、9-甲基-蒽胺基、二苯胺基、苯基萘胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基或三苯胺基等,但并不限于此。本说明书中,芳基胺基的实例包括取代或未取代的单环二芳基胺基、取代或未取代的多环二芳基胺基,或者取代或未取代的单环和多环二芳基胺基。本说明书中,芳氧基、芳基硫氧基、芳基亚砜基和芳烷基胺基中的芳基与上述芳基的实例相同。本说明书中,烷基硫氧基、烷基亚砜基、烷基胺基和芳烷基胺基中的烷基与上述烷基的实例相同。本说明书中,杂芳基胺基中的杂芳基可选自上述杂环基的实例。本说明书中,亚芳基、亚烯基、亚芴基、亚咔唑基和杂亚芳基分别为芳基、烯基、芴基、咔唑基和杂芳基的二价基团。除了每个基团均为二价之外,适用上文对芳基、烯基、芴基、咔唑基和杂芳基的描述。此外,本说明书中,术语“取代或未取代”意指被选自以下的一种或更多种取代所取代,或者不含取代基:氘;卤素;烷基;烯基;烷氧基;环烷基;甲硅烷基;芳基烯基;芳基;芳氧基;烷基硫氧基;烷基亚砜基;芳基亚砜基;硼基;烷基胺基;芳烷基胺基;芳基胺基;杂芳基;咔唑基;芳基胺基;芳基;芴基;腈基;硝基;羟基以及包含N、O和S原子中一种或更多种的杂环基。在本说明书的示例性实施方案中,光活化层的厚度为50至300nm。在另一个示例性实施方案中,光活化层的厚度为100至250nm。在另一个示例性实施方案中,光活化层的厚度为150至230nm。当光活化层的厚度低于50nm时,由于电荷的运动距离短,填充因子值可能增大,但存在光吸收率降低的问题,并且,当光活化层的厚度高于300nm时,由于光活化层足够的厚度,电流密度增大,但由于所产生载流子的长运动距离导致填充因子值减小。因此,在上述厚度范围内,存在如下优点:电极等的界面间电阻以及本体电阻不会过大从而增大填充因子值,电流特性优异,由于足够的光活化层厚度使得所产生激子在界面处的分离以及载流子的运动距离都是足够的。此外,本说明书提供有机光伏电池,包括:第一电极;朝向第一电极的第二电极;以及设置于第一电极和第二电极之间且包含光活化层的有机层,其中所述光活化层包含电子受体材料和电子供体材料,相较所述电子受体材料和电子供体材料的固有值,其FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)增加了110至150%。所述电子受体材料和电子供体材料的固有值意指:包含电子受体材料和电子供体材料的所述光活化层不经任何处理(例如热处理和/或非溶剂处理方法)时,所述光活化层的FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)。FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率,即Ic=c/Ic-c,意指共轭长度的增加。在本说明书的示例性实施方案中,FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率增加了110至150%。在另一个示例性实施方案中,FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率增加了120至140%。在本说明书的示例性实施方案中,如果FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率在上述范围内,有机光伏电池的形态结构和结晶度都得到改善和提高,并因此,存在有机光伏电池的效率得到提高的优势。在本说明书的示例性实施方案中,光活化层的电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂处理。在通过非溶剂处理之前、期间或之后,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。对有机光伏电池的电子受体材料、电子供体材料及光活化层的描述(其中相较所述电子受体材料和电子供体材料的固有值,其FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)增加了110至150%),与上文所述内容相同。本发明提供有机光伏电池,包括:第一电极;朝向第一电极的第二电极;以及设置于第一电极和第二电极之间且包含光活化层的有机层,其中所述光活化层包含电子受体材料和电子供体材料,所述电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂溶胀,并且相较使用非溶剂处理之前的包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层的情况,所述有机光伏电池的效率提高了110至200%。在通过非溶剂处理之前、期间或之后,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。对有机光伏电池的电子受体材料、电子供体材料、光活化层、非溶剂及热处理(其中相较使用非溶剂处理之前的包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层的电池,该有机光伏电池的效率提高了110至200%)的热处理的描述与上文所述内容相同。在本说明书的示例性实施方案中,提供通过非溶剂处理的包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层。在用非溶剂处理之前、期间或之后,对电子受体材料和电子供体材料进行热处理。对光活化层的电子受体材料、电子供体材料、非溶剂及热处理的描述与上文所述内容相同。此外,本说明书提供包含电子受体材料和电子供体材料的光活化层,其中相较所述电子受体材料和电子供体材料的固有值,其FT-IR吸收光谱的反对称值与对称值的比率(Ic=c/Ic-c)增加了110至150%。光活化层的电子受体材料和电子供体材料通过非溶剂处理。此外,在用非溶剂处理之前、期间或之后,对光活化层的电子受体材料和电子供体材料进行热处理。此外,对光活化层的电子受体材料、电子供体材料、非溶剂及热处理的描述与上文所述内容相同。在本说明书的示例性实施方案中,光活化层的最大吸收波长为500至600nm。此外,在本说明书的示例性实施方案中,有机光伏电池包括:第一电极、光活化层和第二电极。在另一个示例性实施方案中,有机光伏电池可进一步包括:基底、空穴传输层和/或电子传输层。此外,在本说明书的示例性实施方案中,可在光活化层与第一电极之间进一步引入缓冲层。在另一个示例性实施方案中,可在光活化层与第二电极之间进一步引入电子传输层、空穴阻挡层或光学空间层。在本说明书的示例性实施方案中,第一电极可为阳极电极或阴极电极。此外,第二电极可为阴极电极或阳极电极。在本说明书的示例性实施方案中,在有机光伏电池中,可以阳极电极、光活化层及阴极电极的顺序设置,或者可以阴极电极、光活化层及阳极电极的顺序设置,但顺序并不限于此。在另一个示例性实施方案中,在有机光伏电池中,可以阳极电极、空穴传输层、光活化层、电子传输层及阴极电极的顺序设置,或者可以阴极电极、电子传输层、光活化层、空穴传输层及阳极电极的顺序设置,但顺序并不限于此。在另一个示例性实施方案中,在有机光伏电池中,可以阳极电极、缓冲层、光活化层及阴极电极的顺序设置。本说明书中,缓冲层起减小界面间能量带隙的作用,因此提高了有机光伏电池的效率。缓冲层选自:PEDOT:PSS、氧化钼(MoO3)、氧化钨(wO3)和氧化锌(ZnO)。在示例性实施方案中,缓冲层的厚度为1至60nm。在另一个示例性实施方案中,缓冲层的厚度为10至50nm。在另一个示例性实施方案中,缓冲层的厚度为30至45nm。在上述厚度范围内,具有如下优点:该缓冲层改善透光性、降低光伏电池的串联阻抗,并改善另一层的界面间性质从而生产出高效率的光伏电池。基底可为具有优异的透明性、表面光滑性、易操作性和耐水性的玻璃基底或透明塑料基底,但并不限于此,并且其没有限制只要基底为通常用于有机光伏电池的基底即可。基底的具体实例包括玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PI(聚酰亚胺)、TAC(三乙酰纤维素)等,但并不限于此。第一电极可为透明且具有优异传导性的材料,但并不限于此。其具体实例包括:金属如钒、铬、铜、锌和金或者它们的合金;金属氧化物如锌氧化物、铟氧化物、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);以及金属与氧化物的组合如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,但并不限于此。第二电极可为具有较小功函数的金属,但并不限于此。其具体实例包括:金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或它们的合金;及具有多层结构的材料如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al:Li、Al:BaF2和Al:BaF2:Ba,但并不限于此。空穴传输层和/或电子传输层材料可为将电子和空穴有效传输到光活化层的材料,从而提高所产生的电荷向电极迁移的可能性,但并不限于此。空穴传输层的材料可为PEDOT:PSS(掺杂有聚(苯乙烯磺酸)的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩))或N,N′-双(3-甲基苯基)-N,N′-二苯基-[1,1′-二苯基]-4,4′-二胺(TPD)。电子传输层的材料可为三羟基喹啉铝(Alq3)、PBD(2-(4-联苯基)-5-苯基-1,3,4-二唑,其为1,3,4-二唑衍生物)、TPQ(1,3,4-三[(3-苯基-6-三氟甲基)喹喔啉-2-基]苯,其为喹喔啉衍生物)、三唑衍生物等。电子传输材料是能够很好地从阴极接受电子并将电子传输给光活化层的材料,具备大的电子迁移率的材料是适用的。其具体实例包括:8-羟基喹啉Al络合物、包含Alq3的络合物、有机自由基化合物、羟基黄酮-金属络合物等,但并不限于此。空穴注入材料是能够在低电压下很好地从阳极接受空穴的材料,并且优选空穴注入材料的HOMO(最高占据分子轨道)为介于阳极材料的功函数与附近的有机层的HOMO之间的值。空穴注入材料的具体实例包括:金属卟啉、低聚噻吩、基于芳基胺的有机材料、基于六腈六氮杂苯并菲(hexanitrilehexaazatri-phenylene)的有机材料、基于喹吖啶酮的有机材料、基于苝的有机材料、蒽醌、聚苯胺、基于聚噻吩的导电聚合物等,但并不限于此。除了光活化层通过非溶剂处理,或通过非溶剂处理和热处理之外,本说明书的有机光伏电池可以采用本领域已知的材料和方法来制造。本说明书提供制造有机光伏电池的方法,包括:准备基底;在所述基底的一个区域中形成第一电极;在所述第一电极的上部形成包含光活化层的有机层;通过非溶剂对所述光活化层进行表面处理;以及在所述有机层上形成第二电极。本说明书中,通过非溶剂对所述光活化层进行表面处理包括施用所述非溶剂。在本说明书的一个示例性实施方案中,通过非溶剂对所述光活化层进行表面处理进一步包括除去已施用的非溶剂。在除去所述非溶剂的过程中,如果必要,可控制施用非溶剂后的保持时间,以通过非溶剂进行溶胀处理或表面处理。所述方法进一步包括:在通过非溶剂对所述光活化层进行表面处理之前、期间或之后,进行热处理。本说明书的有机光伏电池可通过例如在基底上顺序层压第一电极、包含光活化层的有机层及第二电极来制备。此时,可通过湿法如凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷、喷墨、旋涂和喷涂进行涂覆,但不限于这些方法。在示例性实施方案中,光活化层包含电子受体材料和电子供体材料。对电子受体材料、电子供体材料、非溶剂、光活化层、非溶剂处理方法及热处理的描述与上文所述内容相同。在另一个示例性实施方案中,光活化层由聚(3-己基噻吩)(P3HT)与[6,6]-苯基C-丁酸甲酯(PCBM)的混合溶液形成。在另一个示例性实施方案中,所述方法进一步包括:在进行热处理之后和在形成第二电极之前,形成有机层。有机层为空穴传输层、空穴注入层、电子传输层、电子注入层、缓冲层等,但并不限于此。在另一个示例性实施方案中,所述方法进一步包括:在形成第一电极之后和在形成光活化层之前,形成有机层。在另一个示例性实施方案中,所述方法进一步包括:在形成第一电极之后和在形成光活化层之前,形成缓冲层。在另一个示例性实施方案中,通过非溶剂对光活化层进行表面处理的步骤是旋涂或滴涂。包含光活化层(对其实施非溶剂处理和热处理)的有机光伏电池的制造将在以下实施例中详述。尽管如此,如下实施例目的在于解释本发明,本发明的范围并不限于此。有机光伏电池的制造及特性测定实施例1.经受非溶剂表面处理方法的有机光伏电池的制造有机光伏电池具有ITO/PEDOT:PSS/光活化层(如下聚合物1:PCBM)/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗其上施加有ITO的玻璃基底,通过臭氧处理ITO表面10分钟,之后用PEDOT:PSS(ClaviosAI4083)以26nm的厚度进行旋涂,在200℃下进行热处理5分钟。形成以1∶1.75的比例混合的以下聚合物1与PCBM的混合物以用于光活化层的涂布,进行厚度为100nm的旋涂以形成光活化层。将甲醇施用到所述光活化层上,在5000rpm进行用于非溶剂表面处理方法的旋涂,从而除去所述非溶剂。使用热蒸发器在3×10-6托的真空下沉积Al至150nm的厚度。[聚合物1]实施例2.经受非溶剂表面处理方法的有机光伏电池的制造除了用2-甲氧基乙醇替代甲醇之外,进行与实施例1相同的方法。比较例1除了未进行非溶剂表面处理之外,进行与实施例1相同的方法。在100mW/cm2(AM1.5)的条件下测定了实施例1、实施例2及对比例1中制造的有机光伏电池的光电转换特性,结果列于下表1中。[表1]Voc(V)Jsc(mA/cm2)FFPCE(%)实施例10.83013.2270.5606.14实施例20.83512.8200.5956.37对比例10.76313.3830.5445.55如表1的结果所示,可以看到:当光活化层通过非溶剂溶胀时,通过由光活化层界面处的偶极形成导致的内置电势的升高以及由表面能量捕获的减少导致的开路电压和填充因子(FF)的升高,提高了有机光伏电池的效率。当前第1页1 2 3 
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