有机光电子部件中的多酚和多氨基衍生物
阅读：325发布：2020-05-12
专利汇可以提供有机光电子部件中的多酚和多氨基衍生物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 描述了多酚和多 氨 基衍 生物 在有机光 电子 部件中的用途，所述多酚和多氨基衍生物与基于小分子的吸收剂层相邻。，下面是有机光电子部件中的多酚和多氨基衍生物专利的具体信息内容。
1.一种有机光电子部件，所述有机光电子部件包含两个电极和布置在其间的至少一个光敏层体系，所述光敏层体系包含至少一个光敏层，所述光敏层包含基于小分子的吸收剂材料，其特征在于，
-所述光敏层与模板层相邻，其中所述模板层包含如下结构(I)：
-或所述光敏层与结构(I)的化合物被一起涂布，并且
-其中A表示环的残基，所述环的残基形成碳环或杂环的芳族单环或多环体系的全部或一部分，
-该环具有至少n>1个基团RA，并且这些基团RA各自独立地选自羟基和氨基基团。
2.根据权利要求1所述的有机光电子部件，其特征在于，所述吸收剂分子基于小分子，吸收剂分子基于A-D-A分子。
3.根据权利要求1或2所述的有机光电子部件，其特征在于，所述部件含有包含至少一种根据结构II的化合物的层：
其中
-取代的基团R1～R6选自基团H、OH或NH2，两个以上的芳环(Ar1、Ar2)独立地为包含至少两个羟基基团和/或氨基基团的芳基或杂芳基，其中所述芳环(Ar1、Ar2)能通过至少一个单键连接或直接稠合；
-Y1选自基团CH、CH2或CO；
-Y2选自基团CH、CH2、CO或H；
-Z1选自基团CH、CH2、CO、O或H；
-Z2选自基团CH、CH2、CO、O、NH或H；
-其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
4.根据权利要求3所述的有机光电子部件，其特征在于，所述芳环(Ar1、Ar2)的连接产生可以桥连或非桥连的萘衍生物或蒽衍生物：
-其中R1～R6选自H、OH、NH2；
-Y1选自CH、CH2、CO；
-Y2选自CH、CH2、CO、H；
-Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
-Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
-其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
5.根据权利要求3所述的有机光电子部件，其特征在于，芳环(Ar1和Ar2)的桥连利用至少一个单键(-X-)连接，该连接独立地通过如下方式产生：
通过一个或两个双键，以形成菲或芘；
通过一个或多个稠合芳族或杂芳族环，以形成三亚苯或二苯并芘；
通过具有1～3个碳原子的烷基基团；
通过芳氧基或芳基氨基基团；
通过烷氧基基团，以形成吡喃；
通过羰基、羧基或氨基甲酰基基团以形成酮、醌、蒽醌(II.3)、内酯和内酰胺：
-其中在结构(II.3)中，Ar1和Ar2是两个以上相连的芳族或杂芳族环(Ar1、Ar2)，优选苯环，各自包含至少两个羟基基团和/或氨基基团；
-R1～R6选自H、OH、NH2；
-Y1选自CH、CH2、CO；
-Y2选自CH、CH2、CO、H；
-Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
-Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
-其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
6.根据权利要求3所述的有机光电子部件，其特征在于，利用单键(-X-)连接来实现所述芳环(Ar1、Ar2)的桥连，
-其中Ar1和Ar2是两个以上相连的芳族或杂芳族环(Ar1、Ar2)，优选苯环，各自包含至少两个羟基基团和/或氨基基团；或者
-R1～R6选自H、OH、NH2；
-Y1选自CH、CH2、CO；
-Y2选自CH、CH2、CO、H；
-Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
-Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
-Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
-其中所述连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
7.根据前述权利要求中的一项所述的有机光电子部件，其特征在于，包含根据前述权利要求中的一项的化合物的一个层是模板层，并且其中所述模板层在所述吸收剂层之前施加。
8.根据权利要求1～6中的一项所述的有机光电子部件，其特征在于，包含根据权利要求1～6中一项的化合物的层是光敏层，即吸收剂层，并且其中根据权利要求1～6中一项的化合物作为添加剂添加到所述吸收剂层中。
9.根据前述权利要求中的一项所述的有机光电子部件，其中所述有机光电子部件包含串联电池或多个电池，每个电池结构包含至少一个光敏层，其特征在于，所述有机光电子部件中的光敏层的至少一种吸收剂材料与根据权利要求1～6中的一项的化合物相邻。
10.根据权利要求9所述的有机光电子部件，其中所述有机光电子部件包含具有相同或不同的根据权利要求1～6的化合物的不同层。
11.根据前述权利要求中的一项所述的有机光电子部件，其中所述有机光电子部件是有机太阳能电池或有机光电检测器，并且鞣花酸被用作模板材料。
12.根据前述权利要求中的一项所述的有机光电子部件的制造，其特征在于，在所述有机光电子部件的层堆叠体的层的制造期间，
-在施加至少一个吸收剂层之前，将包含至少一种根据权利要求1～6的化合物的模板层施加到先前沉积的层堆叠体上，或者
-在施加至少一个吸收剂层的材料同时，将根据权利要求1～6的化合物施加到先前施加的层堆叠体上。
13.根据结构(I)的至少一种化合物在有机光电子部件中的用途，所述有机光电子部件包含至少一个光敏层，所述光敏层包含至少一种基于小分子的吸收剂材料，其特征在于，根据结构(I)的所述化合物与所述吸收剂材料相邻：
-其中A表示环的残基，所述环的残基形成碳环或杂环的芳族单环或多环体系的全部或一部分，
-该环包含至少n>1个基团RA，并且这些基团RA各自独立地选自羟基和氨基基团。
14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于，所述吸收剂分子是基于小分子的分子，所述小分子基于A-D-A分子。
15.根据权利要求13或14所述的用途，其特征在于，根据权利要求1～6的化合物用于改善相邻吸收剂分子的形态，所述化合物用于在所述相邻吸收剂层之前施加的模板层中或与所述吸收剂层同时施加，优选将鞣花酸用作模板材料。
有机光电子部件中的多酚和多氨基衍生物
技术领域
背景技术
[0002] 有机光电子部件使得例如作为太阳能电池能够使用光电效应将光转换为电。对于所述转换所需要的有机半导体材料，需要具有足够好的吸收性能。这些吸收剂材料优选是小的有机分子，其光学和电子性质强烈取决于所述有机分子的取向。
[0003] 为了制造有效的有机光敏器件，它们通常由两个电极之间的呈串联或多层结构的多个堆叠电池构成，其中光敏层(即电池层)也可以由多个层构成，所述光敏层吸收光并有助于产生电。有机光电子器件在电池中紧邻光敏层还可以包含例如掺杂和未掺杂的电荷载流子传输层和/或钝化层。作为光敏材料，能够使用基于小分子的供体和受体材料。发明人基于小分子低聚物而理解为吸收剂材料。这些低聚物优选为具有至少一个扩展的供体或扩展的受体嵌段的受体-供体-受体或供体-受体-供体低聚物。该吸收剂材料包含明确限定的单体数量，通常少于十，具有明确限定的质量，通常小于1500g/mol，优选小于1200g/mol，并且不含不确定的、可能具有反应性的链端基团，因为聚合链反应的副产物可能存在于聚合物中。这些基于小分子的吸收剂材料的优点是在真空中可蒸发，由此具有通过梯度升华进行清洁的相关可能性。这使得可以通过依次蒸发不同的纯材料来制造任意复杂的多层体系。这些吸收剂材料继续使得能够存在光敏异质结，参见WO 2006/092134。电池的光敏层堆叠体中的光敏层可以仅包含一种受体或仅包含一种供体吸收剂材料，或者可以包含几种不同类型的吸收剂材料的组合。此外，添加吸收剂层材料以改善吸收性能。例如在WO 2006/092134、WO 2011/161262或WO 2014/128277中描述了基于小分子的吸收剂材料。例如在WO
2004/083958或WO 2011/138021中公开了有机光电子部件。
2004/083958或WO 2011/138021中公开了有机光电子部件。
[0004] 当吸收剂分子的分子跃迁偶极矩以垂直于入射光波的方式布置时，获得特别强的光吸收。除了光吸收之外，电荷载流子从吸收剂分子向电极吸收到相邻层中也很重要。当存在于吸收剂中的π电子体系与下层的π电子体系重叠时，其变得特别大。我们称这种布置为“面上(face-on)”。这种布置是优选的。相比之下，称作“边上(edge-on)”的布置抑制了π电子体系之间的有效电荷转移，称作“边上”的布置中分子偶极子与“面上”的布置一样与入射光正交，但具有与下层正交的吸收剂π电子体系。吸收剂材料在基底或其它层上的生长由分子间力决定，所述分子间力在一方面决定了彼此相邻分子的生长方向和取向。为此，可以插入取向形成层，也称为模板层。
[0005] 发明人已经发现，单一吸收剂材料，主要是供体材料，可能在面上对齐、即与入射光波正交的取向方面存在问题。这样的供体材料包括例如杂环类环如酞菁、噻吩、呋喃和/或吡咯环，并且优选本身为受体供体受体化合物，如在例如WO 2006/092134中所公开的。由于所述吸收剂材料通常不是“面上”生长取向，因此在由这些材料制造的太阳能电池中没有实现这些吸收剂材料的最佳使用。
[0006] WO 2011/025567公开了有机光电子部件，其由电极层上的结构形成层构成，然后在其上施加受体和供体分子的光敏层体系，使得受体或供体材料通过相邻的结构形成层实现有序的分子取向。作为结构形成材料，WO 2011/025567提出了并苯、二萘嵌苯如二茚并二萘嵌苯(DIP)或3,4,9,1-O-二萘嵌苯-四羧酸二酐(PTCDA)、聚亚苯基或晕苯。
[0007] US 2002/098 346公开了在基底上的多层结构，其中第一单分子层包含第一图案形成材料并限定该层的取向方向，其中化学反应性单体导致表面上的定向化学反应并由此实现有序的分子结构。这是US 2002/098 346，其适用性限于能够发生化学反应的物质。它不适用于没有化学反应的纯物理吸附。WO 2010/044122公开了基于引起光电化学反应的染料的有机太阳能电池。
[0008] [Ramaoorthy,R.等:甜菜红碱和花青素染料敏化的太阳能电池，应用电化学期刊(2016)46-929-941.(Ramaoorthy,R.et al.:Betalain and anthocyanin dye-sentizized solar cells.J.Appl.Electrochemica.(2016)46-929-941.)]和[Kumara G.R.A.等:用于染料敏化固态太阳能电池的紫苏叶色素，太阳能材料和太阳能电池90(2006)1220-1226.(Kumara G.R.A.among others:Shiso leaf pigments for dye-sensitized solid-state solar cells.Solar Energy materials&Solar cells 90(2006)1220-1226.)]还公开了天然染料的染料太阳能电池，其中例如TiO2层被浸入染料溶液中。他们发现，天然染料与TiO2组合吸收光。
发明内容
[0009] 技术问题
[0011] 技术方案
[0012] 通过在有机光电子器件中使用与吸收剂材料相邻的多酚和/或多氨基芳族化合物或多氨基杂芳族化合物解决了该技术问题，从而实现了吸收剂材料更好的面上生长。
[0013] 由于US 2002/098346在其适用性方面限于能够发生化学反应的物质，因此不适用于不进行化学反应的纯物理吸附，这是本发明的基础。“面上”是如下情况，其中所用的多酚层和/或多氨基衍生物层的材料的π电子体系与后续吸收剂层的π电子体系形成π-π重叠。
[0014] 利用包含结构(I)的化合物的光电子部件解决了该技术问题，所述结构(I)的化合物与吸收剂材料相邻：
[0015]
[0017] ·其中该环包含至少n>1个基团RA，并且这些基团RA各自独立地选自羟基和氨基基团。
[0018] 根据本发明，优选将其基团RA选自羟基基团的化合物用于有机光电子部件中。
[0019] 发明人理解本发明使用的化合物优选为通式II的化合物：
[0020]
[0021] ·所述两个以上相连的芳族或杂芳族环(Ar1、Ar2)优选为苯环，各自具有至少两个羟基基团和/或氨基基团，
[0022] ·其中通过单键(-X-)相连的两个芳环(Ar1、Ar2)也可以直接稠合，[0023] ·R1～R6选自H、OH、NH2；
[0024] ·Y1选自CH、CH2、CO；
[0025] ·Y2选自CH、CH2、CO、H；
[0026] ·Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
[0027] ·Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
[0028] ·其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
[0029] 稠合结构优选是取代的萘衍生物(II.1)和蒽衍生物(II.2)，其可以是桥连的或非桥连的。如果未明确将YI、ZI或RI(I>1)分配位置，则可以将取代基布置在所分配的环中的任何位置：
[0030]
[0031] ·其中R1～R6选自H、OH、NH2；
[0032] ·Y1选自CH、CH2、CO；
[0033] ·Y2选自CH、CH2、CO、H；
[0034] ·Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
[0035] ·Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
[0036] ·其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
[0037] 通过单键(-X-)相连的根据结构(II)的芳环(Ar1和Ar2)的桥连可以独立地分别通过如下方式产生：
[0038] ·通过一个或两个双键以形成菲或芘；
[0039] ·通过一个或多个稠合芳族或杂芳族环以形成三亚苯或二苯并芘；
[0040] ·通过具有1～3个碳原子的烷基基团；
[0042] ·通过烷氧基基团以形成吡喃；羰基、羧基或氨基甲酰基基团以形成酮、醌、蒽醌(II.3)、内酯和内酰胺。
[0043]
[0044] ·其中Ar1和Ar2是两个以上相连的芳族或杂芳族环(Ar1、Ar2)，优选苯环，各自包含至少两个羟基基团和/或氨基基团，
[0045] ·R1～R6选自H、OH、NH2；
[0046] ·Y1选自CH、CH2、CO；
[0047] ·Y2选自CH、CH2、CO、H；
[0048] ·Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
[0049] ·Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
[0050] ·其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，其中在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
[0051] 根据本发明的基于多酚的优选化合物特别地被理解为是具有通式(II.4)的化合物，更优选鞣花酸。
[0052] 根据本发明使用的基于多氨基衍生物的化合物特别地被理解为是指如下化合物：
[0053] 由通式(I)描述的多氨基芳族化合物或多氨基杂芳族化合物，其中A表示环的残基，所述环的残基是碳环或杂环的芳族单环或多环体系的全部或一部分，并且其中该环包含至少2个氨基基团。
[0054] 同样地，仅通过将本发明提出的化合物作为添加剂添加到包含基于小分子的吸收剂材料的吸收剂层中来解决该技术问题。
[0055] 作为针对该技术问题的其它方案，制造包含多酚和/或多氨基芳族化合物或多氨基杂芳族化合物中的一种化合物的光电子部件，所述化合物与基于小分子的吸收剂材料相邻。
[0056] 有益效果
[0057] 通过使用根据本发明的结构作为模板层，在模板层之后施加的相邻吸收剂材料对齐得更好，从而实现了光电子器件的更好的效率。
[0058] 对于多层OPV(OPV＝有机光伏)，实现了分子的面上取向，这确保了最佳的光吸收和改善的电荷传输性能。在OPV器件中，晶态有序(crystalline order)的产生能够导致短路电流(Isc)和开路电压(Voc)增大。因此，通过控制吸收剂层、特别是供体层的分子结晶取向，能够实现前沿轨道能级、吸收系数、形态和激子扩散长度的最优化。这提高了能量转换的效率。因此，跨多个层持续的共面、平伏的吸收剂分子的π-堆叠布置(面上生长)是非常期望的，并且利用根据本发明与吸收剂材料相邻的化合物有利于此。
[0059] 为了达到供体分子取向和形态两者的最佳状态，模板-供体分子的相互作用既应足够强以实现面上堆叠，又应足够弱以避免膜粗糙。特别地，垂直于基底的电荷传输将改善，这导致填充因数增加，或者使得能够在恒定填充因数的条件下具有更高的层厚度，从而产生更多的光电流。
[0060] 与其中由于分子彼此的π-π堆叠相互作用强烈而是共面且垂直竖立(边上，垂直对齐)的酞菁、六苯并晕苯(hexabenzocorons)和其它多芳族和杂芳族稠合片状分子相比，本发明使用具有上述取代基模式的化合物通过强氢键以及同时减弱了的π堆叠相互作用而形成平伏分子(面上、水平取向)的层。
[0061] 发明人通过实例示出了包含鞣花酸的模板层，所述鞣花酸是根据上述结构之一的根据本发明的一种化合物，并且所述模板层在吸收剂层之前施加到层堆叠体上，使得具有模板层的太阳能电池与不具有模板层的合适太阳能电池相比具有更高的效率。
[0063] 将利用附图对本发明和实施方案进行描述。各个图显示了：
[0064] 图1：模板层的X射线衍射图；
[0065] 图2、3、4：具有和不具有模板层的样品的X射线衍射图；
[0066] 图5、6、7、8：具有和不具有模板层的太阳能电池的电流-电压曲线；
[0067] 图9：具有和不具有模板层的太阳能电池的加速寿命测量；
[0068] 图10：在实施方案中提到的吸收剂材料分子的列表；
[0069] 图11：在一个模板层中可能存在的其它材料的2D布置。
具体实施方式
[0070] 通过在有机光电子器件中使用与基于小分子的吸收剂材料相邻的多酚和/或多氨基芳族化合物或多氨基杂芳族化合物解决了该技术问题，从而实现吸收剂材料的更好的面上生长。
[0071] 类似地，通过包含多酚和/或多氨基芳族化合物或多氨基杂芳族化合物的层来解决该技术问题，其中具有这些化合物的层与具有基于小分子吸收剂材料的吸收剂层相邻，并使得能够实现吸收剂材料的更好的面上生长。
[0072] 相应地，该技术问题使用如下光电子部件来解决，所述光电子部件包含与基于小分子的吸收剂材料相邻的结构(I)的化合物：
[0073]
[0074] ·其中A表示环的残基，所述环的残基形成碳环或杂环的芳族单环或多环体系的全部或一部分，
[0075] ·其中该环包含至少n>1个基团RA，并且这些基团RA各自独立地选自羟基和氨基基团。
[0076] 在一个实施方案中，在所述有机光电子部件中，至少一种根据本发明提出的化合物与基于小分子的吸收剂材料相邻，优选与基于A-D-A(受体-供体-受体)或D-A-D(供体-受体-供体)的吸收剂材料相邻。包含所述吸收剂材料的光敏层可以是
[0077] ·单层的组合，其中将包含供体材料的一个层以与具有吸收剂材料的至少一个层相邻的方式布置，或者
[0079] ·或所述两者的组合。
[0080] 在一个实施方案中，所述光电子部件包含称作模板层的包含根据本发明的化合物的独立层，其中该模板层在相邻的光敏层(吸收剂层)的前面被处理，所述光敏层包含至少一种基于小分子的吸收剂材料。
[0081] 在另外的实施方案中，将本发明使用的化合物作为添加剂添加到至少一个吸收剂层中。
[0082] 在另外的实施方案中，在串联或多层元件内，仅一个电池可以包含一种所提出的化合物，或者可以将相同和/或不同的这些所提出的化合物用于至少两个电池中。
[0083] 在以上实施方案的组合中，子电池也可以在其光敏层堆叠体内包含多个模板层，其中模板层可以包含相同或不同的材料。在适当的实施方案中，在光电子部件中模板层可以被理解为部分或全部地添加到吸收剂层中的添加剂。
[0084] 根据本发明，优选将其基团RA＝羟基基团的环状化合物用于有机光电子部件中。
[0085] 发明人理解本发明使用的化合物优选为通式II的化合物：
[0086]
[0087] ·其中所述两个以上相连的芳族或杂芳族环(Ar1、Ar2)，优选苯环，各自具有至少两个羟基基团和/或氨基基团，
[0088] ·其中通过单键(-X-)相连的两个芳环(Ar1、Ar2)也可以直接稠合，[0089] ·R1～R6选自H、OH、NH2；
[0090] ·Y1选自CH、CH2、CO；
[0091] ·Y2选自CH、CH2、CO、H；
[0092] ·Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
[0093] ·Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
[0094] ·其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，在第一种(共价的)情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
[0095] 在稠合的结构中，优选形成取代的萘衍生物(II.1)和蒽衍生物(II.2)，其可以是桥连的或非桥连的。如果未明确将YI、ZI或RI(I>1)分配位置，则可以将取代基布置在所分配的环中的任何位置：
[0096]
[0097] ·其中R1～R6选自H、OH、NH2；
[0098] ·Y1选自CH、CH2、CO；
[0099] ·Y2选自CH、CH2、CO、H；
[0100] ·Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
[0101] ·Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
[0102] ·其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，在第一种情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
[0103] 利用单键(-X-)相连的根据结构(II)的芳环(Ar1和Ar2)的连接可以独立地通过如下方式发生
[0104] ·一个或两个双键，以形成菲或芘；一个或多个稠合芳族或杂芳族环，以形成三亚苯或二苯并芘；
[0105] ·具有1～3个碳原子的烷基基团；
[0106] ·芳氧基或芳基氨基基团；
[0107] ·烷氧基基团，以形成吡喃；羰基、羧基或氨基甲酰基基团，以形成酮、醌、蒽醌(II.3)、内酯和内酰胺。
[0108]
[0109] ·其中Ar1和Ar2是两个以上相连的芳族或杂芳族环(Ar1、Ar2)，优选苯环，各自包含至少两个羟基基团和/或氨基基团，
[0110] ·R1～R6选自H、OH、NH2；
[0111] ·Y1选自CH、CH2、CO；
[0112] ·Y2选自CH、CH2、CO、H；
[0113] ·Z1选自CH、CH2、CO、O、NH；
[0114] ·Z2选自CH、CH2、CO、O、NH、H；
[0115] ·其中连接Y1…Z1和/或Y2…Z2可以是共价的或非共价的，在第一种情况下，Y1…Z1和/或Y2…Z2还可以形成取代的芳族或杂芳族的单-、二-或三-羟基化合物。
[0116] 根据本发明的基于多酚的优选化合物特别地被理解为通式(II.4)的化合物。
[0117] 根据本发明使用的基于多氨基衍生物的化合物特别地被理解为是指如下化合物：
[0118] 由通式(I)描述的多氨基芳族化合物或多氨基杂芳族化合物，其中A表示环的残基，所述环的残基形成碳环或杂环的芳族单环或多环体系的全部或一部分，并且其中该环包含至少2个基于氨基基团的残基。
[0119] 将根据本发明使用的多酚的实例示于表1中。
[0120] 表1：
[0121] (在左下的两种化合物中，各自附有延伸到环中的线的羟基或氨基基团可以在未附接预定取代基的任意位置处独立地被附接。)
[0122]
[0123] 作为根据本发明可用的符合结构(I)的其它化合物，给出如下化合物：
[0124] 表2：
[0125]
[0126] 在两个表中命名的大多数化合物是已知的并且可商购获得。
[0127] 发明人能够惊奇地发现，如下天然物质也似乎适合作为用于解决该技术问题的化合物，因为它们同样相应地具有适当的布置：
[0128] 表3：
[0129]
[0130] 此外，提出了如下材料，其特征在于每个分子具有多个OH基团与多个N-H桥的组合。图11显示了下表4中的一些材料的2D布置。
[0131] 表4
[0132]
[0133] 此外，用根据结构(I)、(II)、(II.1)、(II.2)、(II.3)或(II.4)中的一种或上表中的化合物制造有机光电子部件。技术人员已知有机光电子部件的制造步骤。因此，根据本发明，应用附加的步骤，其中在施加至少一个吸收剂层之前在先前处理的层堆叠体上施加包含本发明的至少一种化合物的模板层，然后仅施加吸收剂层。可以在光电子部件的层堆叠体内的其它吸收剂层中重复该步骤，既可以仅在一个电池内实施，也可以在不同电池中实施，其中可以将不同或相同的材料用于模板层中。
[0134] 或者，也能够将根据本发明的至少一种化合物与一个或多个吸收剂层一起施加。
[0135] 本发明化合物的施加可以通过例如如下操作来实施
[0136] ·当用作添加剂时，与至少一种吸收剂材料共蒸发；
[0137] ·当用作模板层时，在处理吸收剂层之前蒸发；或
[0138] ·从溶液施加。
[0139] 在将吸收剂材料施加到该电池中之前，可以在串联电池或多个电池中的一个电池中或在串联电池或多个电池的多个电池中制成具有至少一种所述化合物的模板层。可以在层堆叠体的构造期间将相同的模板材料或不同的模板材料施加于单独的电池中，然后施加该电池的吸收剂材料。
[0140] 在另外的实施方案中，有机光电子器件在单个电池、串联电池或多个电池的电池内包含多个具有相同或不同的本发明化合物的层。
[0141] 此外，根据本发明，涉及将根据结构(I)、(II)、(II.l)、(II.2)、(II.3)或(II.4)的化合物用于有机光电子器件中的用途，其中该材料与至少一种光敏层的吸收剂材料相邻。
[0142] 优选使用根据结构(II.4)的化合物或根据表1的化合物的用途，特别优选使用鞣花酸。
[0143] 在一个实施方案中，将至少一种上述材料用于与随后施加的吸收剂层直接相邻的模板层中。
[0144] 特别优选的是将仅一种本发明材料用于与随后施加的吸收剂层相邻的模板层中。
[0145] 实施例
[0146] 在如下示例性实施方案中，通过鞣花酸的实例显示了根据本发明提出的化合物的功能适用性。
[0147] 图1显示了5nm厚的含多酚层的掠入射X射线衍射法(GIXRD)的结果。将所述层真空沉积在涂布有10nm C60的SiO晶片上。图1中用作模板的层沉积到室温的基底上。将10.9°、18.2°和20.7°的2θ处的三个布拉格(Bragg)反射分配给C60下层的面心立方相(fcc)[Elschner,C.等:借助于X射线衍射确定薄膜中的C60分子排列，应用晶体学期刊,44(5):
983-990,2011(Elschner,C.et al.:Determining the C60 molecular arrangement in thin films by means of X-ray diffraction.Journal of Applied Crystallography,
44(5):983-990,2011)]。
983-990,2011(Elschner,C.et al.:Determining the C60 molecular arrangement in thin films by means of X-ray diffraction.Journal of Applied Crystallography,
44(5):983-990,2011)]。
[0148] 27.6°处的反射分配给模板层并且指示该纳米晶体在C60上以π-π堆叠体的形式生长。晶面之间的距离为 由此，模板分子平行于基底对齐，π-π堆叠方向垂直于基底。
[0149] 图2显示了在30nm供体:C60混合层上的GIXRD测量的结果，其中A-D-A低聚物DCV4T-Et2(参见图10)作为沉积在具有和不具有5nm模板层的10nm C60/Si基底上的供体。在40℃的基底温度下沉积供体:C60混合层，混合比按质量计为2:1。该混合层在C60纳米晶体上生长。
[0150] 2θ＝10.8°处的反射分配给供体，并且对应于 的晶面间距。该值指示倾斜取向的供体分子，即以边上的方式取向于基底[Guskova,0.:有机太阳能电池的光吸收:取向分子的重要性,物理化学期刊C,2013,117(33),第17285-17293页(Guskova,0.:Light absorption in organic solar cells:The importance of oriented molecules,J.Phys.Chem.C,2013,117(33),pp 17285-17293)]。因为C60的(111)反射位于2θ＝10.8°处，所以在10.8°处检测到的反射也可能表示供体和C60反射的叠加。在模板层上生长的混合层的X射线衍射图在27.6°处显示了模板分子鞣花酸的反射特性(参见图1)。在2θ＝10.8°处的供体反射不再存在或明显减弱。取而代之的是，衍射图在2θ＝26.1°处显示了新的强反射并在24.6°处显示了肩(shoulder)。在26.1°处的反射的晶面距离对应于 由此指示供体分子的面上生长或至少向基底取向倾斜。供体微晶的平均尺寸使用谢勒(Scherrer)方程来评价并且为8.1nm。由此，测量结果证明，供体分子的取向受到模板层的影响并且混合层中的供体相的结晶度得到了改善。
[0151] 图3显示了对在具有和不具有5nm模板层的10nm C60/Si基底上生长的ZnPc:C60混合层中与C60混合的酞菁锌(ZnPc)的GIXRD研究的测量结果。将30nm厚的混合层沉积在加热至70℃的基底上，混合比为1:1。对于这两个样品，在2θ＝10.9°、18.2°、20.7°处的C60下层的面心立方(fcc)相的三个特征反射清晰可见。直接沉积在C60上的ZnPc:C60混合层在2θ＝7.7°和2θ＝28.6°处显示两个非晶ZnPc信号。对于沉积在模板层上的样品，特征在7.7°处消失，并且在24°～29°之间的更大2θ角处出现了新的布拉格反射。在图3中，将它们指定为λZnPc。反射的分配是以出版物[Schünemann,C.等:用于强吸收薄膜的小分子的取向的评价和控制，物理化学期刊C，2013,117,11600-11609(Schünemann,C.et al.:Evaluation and Control of the Orientation of Small Molecules for Strongly Absorbing Thin Films.The Journal of Physical Chemistry C 2013,117,11600-11609)]为基础的。标记为λ的反射对应于基底上的平伏ZnPc分子(面上生长)。计算出的平行晶面之间的距离在的范围内。
[0152] 因此，薄模板层使取向从竖立改变为面上，并改善了ZnPc分子的取向结晶度。
[0153] 图4显示了对沉积在具有和不具有模板层的10nm C60上的供体:C60混合层的GIXRD测量结果，其中DCV5T-Me2(3,3)作为供体。将30nm厚的混合层沉积在加热至80℃的基底上，混合比为2:1。X射线衍射图显示了两种供体:C60混合层的C60 fcc相的特征峰。直接沉积在C60上的混合层中的供体生长为非晶态。相比之下，在模板层上出现在24°～30°之间的29-区域中的反射。将它们分配给混合层中的供体相和模板层。
[0154] 因此，模板层上的供体生长为晶体。24°～30°之间的反射对应于 和 的布拉格距离。
[0155] 这些值指示浅伏(面上)的或者强烈向基底倾斜的供体分子。
[0156] 图5显示了包含供体:C60(供体＝DCV4T-Et2)的光敏层的太阳能电池的测量结果。光敏层的厚度为30nm。在40℃的基底温度下进行光敏层的沉积。供体与C60之间的混合比为
2:1。灰色曲线显示了其中光敏层直接沉积在C60上的器件的电流-电压特性，并且黑色曲线显示了具有沉积在5nm厚模板层上的光敏层的器件的电流-电压特性。对于具有模板层的电池，观察到填充因数增加了13.6％(从45.2％增加到58.8％)。根据GIXRD测量结果(图2)，这可以归因于改善的光敏层结晶度。由此，模板层导致太阳能电池明显改善。
2:1。灰色曲线显示了其中光敏层直接沉积在C60上的器件的电流-电压特性，并且黑色曲线显示了具有沉积在5nm厚模板层上的光敏层的器件的电流-电压特性。对于具有模板层的电池，观察到填充因数增加了13.6％(从45.2％增加到58.8％)。根据GIXRD测量结果(图2)，这可以归因于改善的光敏层结晶度。由此，模板层导致太阳能电池明显改善。
[0157] 图6显示了具有供体:C60(DCV4T-Et2:C60)的光敏层的两种太阳能电池的测量结果。光敏层的厚度为30nm。它们的沉积是在70℃的基底温度下进行的。灰色特征曲线显示了其中供体:C60层直接沉积在C60上的器件的电流-电压特性，并且黑色特征曲线显示了具有沉积在5nm厚模板层上的供体:C60层的器件的电流-电压特性。与不具有模板层的太阳能电池具有44.9％的较低填充因数相比，具有模板层的太阳能电池的填充因数为55.7％。
[0158] 填充因数的增加归因于在模板层上生长的光敏层中供体相的改善的紧密布置。模板(材料)也使Voc增加，仅Jsc稍微下降。总体而言，所述模板改善了电池效率PCE＝Voc×jsc×FF。
[0159] 图7显示了包含ZnPc:C60作为光敏层的两种太阳能电池的测量结果。光敏层的厚度为30nm。它们的沉积发生在70℃的基底温度下。灰色曲线表示其中直接在C60上沉积ZnPc:C60层的器件的电流-电压特性，而黑色曲线显示了具有沉积在5nm厚模板层上的ZnPc:C60层的器件的电流-电压特性。不具有模板层的太阳能电池具有36.1％的填充因数，相比之下，具有模板层的太阳能电池具有好得多的55.3％的填充因数。根据GIXRD数据(参见图3)，改善的填充因数可以归因于由模板层造成的混合层中ZnPc相的结晶度。
[0160] 尽管Voc和jsc略有降低，但总效率PCE＝Voc×jsc×FF随模板层而整体改善。
[0161] 在图8中，显示了包含供体:C60(供体＝DCV-TPyTTPyT-Pe2(2,5))作为光敏层的太阳能电池的测量结果。光敏层的厚度为30nm。在70℃的基底温度下进行光敏层的沉积。供体与C60之间的混合比为2:1。图8中的灰色曲线显示了其中光敏层直接沉积在C60上的器件的电流-电压特性，并且黑色曲线显示了具有沉积在2nm厚模板层上的光敏层的器件的电流-电压特性。与不具有模板层的电池相比，具有模板层的电池的填充因数从57.2％增加到60.2％。
[0162] 这归因于由于与结晶模板层的相互作用而导致混合层中供体相的结晶程度提高。然而，总效率PCE＝Voc×jsc×FF几乎保持不变，因为具有模板层的样品显示更低的电流值。
[0163] 作为令人惊讶的发现，图9显示了在85℃的烘箱中加速老化800小时之后体异质结太阳能电池的寿命测量结果。太阳能电池包含混合比为2:3的供体:C60(供体＝DCV-Fu-Py-Fu-V-Me(2))作为光敏层。它们在ITO涂布的玻璃基底上制造，并具有层序列ITO/n-C60/C60/模板(0或2nm)/供体:C60(30nm)/空穴导体/p掺杂的空穴导体/注入层/覆盖电极(Al)。将供体:C60混合层直接沉积在本征C60层或模板层上。
[0164] 对于两种太阳能电池，观察到了效率的初始下降，其后太阳能电池保持稳定。对于不具有模板层的参考电池，初始下降最明显，为17％。相比之下，具有模板层的太阳能电池的下降仅为约8％。效率下降是由于填充因数下降造成的。
[0165] 因此，测量结果显示了模板层对太阳能电池寿命的稳定化作用。一种可能的解释是通过模板材料实现的优选分子取向形成了更稳定的填充因数。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种具有七重美白功效的组合物及其制备方法和应用 | 2020-05-15 | 420 |
| 含壳寡糖、菊糖、鞣花酸两种或以上的复合物及应用 | 2020-05-17 | 207 |
| 一种从叶下珠中分离制备鞣花酸的球磨辅助提取方法 | 2020-05-11 | 347 |
| 用于护膜的粘合剂、用于光掩模的护膜及其制造方法 | 2020-05-18 | 888 |
| 一种干预氧化应激且抗凝的血液透析膜及其制备方法与应用 | 2020-05-13 | 745 |
| 含壳寡糖、菊糖、鞣花酸两种或以上的复合物及应用 | 2020-05-14 | 109 |
| 沉香精油面霜及其制备方法 | 2020-05-18 | 578 |
| 一种没食子酸和超声辅助金枪鱼皮蛋白-糖膜的制备方法 | 2020-05-14 | 127 |
| 对角蛋白物质提供伤害保护和感官益处的组合物和处理 | 2020-05-17 | 802 |
| 多生物剂及其使用方法 | 2020-05-15 | 638 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
鞣花酸热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈