[0203]
[0204] 2MeDCNQA-C6-N(CH3)3Br的合成與DCNQA-C4-N(CH3)3Br方法完全一致，只是使用 2MeDCNQA-C6-Br作為原料（深綠色固體，產(chǎn)率88. 4% )。質(zhì)譜分析確定的分子離子質(zhì)量為： 878. 8 (計(jì)算值為：878.3);理論元素含量)C46H56Br2Ns:C，62.73 ;H，6.41 ;N，12.72 ;實(shí)測(cè) 元素含量（％ ) :C，62. 80 ;H，6. 38 ;N，12. 65。上述分析結(jié)果表明，獲得的產(chǎn)物為預(yù)計(jì)的產(chǎn)品。
[0205]實(shí)施例 56 :化合物 2PyDCNQA-C6-N(CH3)3Br的合成：
[0206]
[0207] 2PyDCNQA-C6-N(CH3)3Br的合成與DCNQA-C4-N(CH3)3Br方法完全一致，只是使用 2PyDCNQA-C6-Br作為原料（深綠色固體，產(chǎn)率81. 0% )。質(zhì)譜分析確定的分子離子質(zhì)量為： 1004. 8 (計(jì)算值為：1004.3);理論元素含量。:C，64.41 ;H，5.81 ;N，13.91 ;實(shí) 測(cè)元素含量（％) :C，64. 57 ;H，5. 83 ;N，13. 70。上述分析結(jié)果表明，獲得的產(chǎn)物為預(yù)計(jì)的產(chǎn) 品。
[0208]實(shí)施例 57 :化合物 2PhDCNQA-C6-N(CH3)3Br的合成：
[0209]
[0210] 2PhDCNQA-C6-N (CH3) 3Br的合成與DCNQA-C4-N (CH3) 3Br方法完全一致，只是使用 2PhDCNQA-C6-Br作為原料（深綠色固體，產(chǎn)率95. 4%)。質(zhì)譜分析確定的分子離子質(zhì)量為： 1002.8(計(jì)算值為：1002.3);理論元素含量（％)(：56!16(^2隊(duì):(：，66.93;!1，6.02;111.15;實(shí) 測(cè)元素含量（％ ):C，66.99 ;H，6.08 ;N，11.01。上述分析結(jié)果表明，獲得的產(chǎn)物為預(yù)計(jì)的產(chǎn) 品。
[0211] 實(shí)施例58 :光伏器件1 (對(duì)比器件）
[0212] 器件結(jié)構(gòu)：[IT0/PED0T:PSS/PCDTBT:PC71BM/A1]
[0213] 在鍍有ΙΤ0陽(yáng)極的玻璃基片上依次旋涂陽(yáng)極修飾層PEDOT :PSS，厚度約為40nm; 活性層PCDTBT:PC71BM，厚度約為90nm，蒸鍍A1陰極，厚度約為100nm。在蒸鍍過程中保持壓 力為5X104Pa。該器件開路電壓為0.88V，短路電流密度為10. 13mAcm2,填充因子57. 5%， 經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為5. 13 %。
[0214] 實(shí)施例59:光伏器件2
[0215]器件結(jié)構(gòu)：[ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PC71BM/DCNQA-Cs-PyBr/Al]
[0216] 在鍍有ΙΤ0陽(yáng)極的玻璃基片上依次旋涂陽(yáng)極修飾層PEDOT:PSS，厚度約為40nm; 活性層P⑶TBT:PC71BM，厚度約為90nm，陰極界面修飾層DCNQA-Cs-PyBr(制備方法：利用旋 涂?jī)x器，把濃度為1.OmgmL1的DCNQA-Cs-PyBr甲醇溶液覆蓋在活性層上，在3000r/min的 轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)lmin)，厚度約為10nm，蒸鍍A1陰極，厚度約為lOOnm。在蒸鍍過程中保持壓力 為5X10 4Pa。該器件開路電壓為0.91V，短路電流密度為11. 25mAcm2,填充因子67. 3%， 經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為6. 89 %。與光伏器件1比較，加入本發(fā)明中的化合物DCNQA-Cs-PyBr 作為陰極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升，光電轉(zhuǎn)換效率提升 明顯。
[0217] 實(shí)施例60:光伏器件3
[0218] 器件結(jié)構(gòu)：[ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PC71BM/DCNQA-C1Q-PyBr/Al]
[0219] 依照DCNQA-Cs-PyBr的器件制備過程，步驟相同，用DCNQA-C1Q-PyBr代替 DCNQA-Cs-PyBr。該器件開路電壓為0. 91V，短路電流密度為11. 10mAcm2,填充因子67. 2%， 經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為6. 79 %。與光伏器件1比較，加入本發(fā)明中的化合物DCNQA-C1(]-PyBr 作為陰極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升，光電轉(zhuǎn)換效率提升明 顯。
[0220] 實(shí)施例61 :光伏器件4
[0221] 器件結(jié)構(gòu)：[IT0/PED0T:PSS/PCDTBT:PC71BM/DCNQA-C12-PyBr/Al]
[0222] 依照DCNQA-Cs-PyBr的器件制備過程，步驟相同，用DCNQA-C12-PyBr代替 DCNQA-Cs-PyBr。該器件開路電壓為0. 91V，短路電流密度為11. 03mAcm2,填充因子68. 2 %， 經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為6. 84%。與光伏器件1比較，加入本發(fā)明中的化合物DCNQA-C12-PyBr 作為陰極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升，光電轉(zhuǎn)換效率提升明 顯。
[0223] 實(shí)施例62 :光伏器件5
[0224] 器件結(jié)構(gòu)：[ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PC71BM/DCNQA-C4-N(CH3) 3Br/Al]
[0225] 依照DCNQA-Cs-PyBr的器件制備過程，步驟相同，用DCNQA-C4-N(CH3) 3Br代 替00觸4-〇^78^該器件開路電壓為0.90￥，短路電流密度為11.05滅〇11 2，填充因 子68.0%，經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為6. 76%。與光伏器件1比較，加入本發(fā)明中的化合物 DCNQA-C4-N(CH3)3Br作為陰極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升， 光電轉(zhuǎn)換效率提升明顯。
[0226] 實(shí)施例63 :光伏器件6
[0227] 器件結(jié)構(gòu)：[ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PC71BM/DCNQA-C6-N(CH3) 3Br/Al]
[0228] 依照DCNQA-Cs-PyBr的器件制備過程，步驟相同，用DCNQA-C6-N(CH3) 3Br代 替00~〇六-(：8-?78^該器件開路電壓為0.9(^，短路電流密度為11.20滅（^ 2，填充因 子68. 2%，經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為6. 81%。與光伏器件1比較，加入本發(fā)明中的化合物 DCNQA-C6-N(CH3)3Br作為陰極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升， 光電轉(zhuǎn)換效率提升明顯。
[0229] 實(shí)施例64 :光伏器件7
[0230] 器件結(jié)構(gòu)：[ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PC71BM/DCNQA-CS-N(CH3) 3Br/Al]
[0231 ] 依照DCNQA-Cs-PyBr的器件制備過程，步驟相同，用DCNQA-CS-N(CH3) 3Br代 替00~〇六-(：8-?78^該器件開路電壓為0.9(^，短路電流密度為11.25滅（^ 2，填充因 子67.0%，經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為6. 78%。與光伏器件1比較，加入本發(fā)明中的化合物 DCNQA-Cs-N(CH3)3Br作為陰極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升， 光電轉(zhuǎn)換效率提升明顯。
[0232] 實(shí)施例65 :光伏器件8 (對(duì)比器件）
[0233] 器件結(jié)構(gòu)：[IT0/PED0T:PSS/P3HT:PC71BM/A1]
[0234] 在鍍有ΙΤ0陽(yáng)極的玻璃基片上依次旋涂陽(yáng)極修飾層PEDOT:PSS，厚度約為40nm; 活性層P3HT:PC61BM，厚度約為180nm;蒸鍍A1陰極，厚度約為100nm。在蒸鍍過程中保持壓 力為5X10 4Pa。該器件開路電壓為0.51V，短路電流密度為9. 01mAcm2,填充因子51. 1%， 經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為2. 35 %。
[0235] 實(shí)施例66 :光伏器件9
[0236] 器件結(jié)構(gòu)：[IT0/PED0T:PSS/P3HT:PC71BM/DCNQA-CS-N(CH3) 3Br/Al]
[0237] 在鍍有ΙΤ0陽(yáng)極的玻璃基片上依次旋涂陽(yáng)極修飾層PEDOT:PSS，厚度約為40nm; 活性層P3HT:PC61BM，厚度約為180nm，陰極界面修飾層DCNQA-Cs-N(CH3)3Br(制備方法：利用 旋涂?jī)x器，把濃度為1.0mgmL1的DCNQA-Cs-N(CH3)3Br甲醇溶液在3000r/min的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn) lmin)，厚度約為10nm;蒸鍍A1陰極，厚度約為100nm。在蒸鍍過程中保持壓力為5X10 4Pa。 該器件開路電壓為〇. 61V，短路電流密度為10. 19mAcm2,填充因子62. 8%，經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn) 化效率為3. 89%。與光伏器件8比較，加入本發(fā)明中的化合物DCNQA-Cs-N(CH3)3Br作為陰 極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升，光電轉(zhuǎn)換效率提升明顯。
[0238] 實(shí)施例67 :光伏器件10 (對(duì)比器件）
[0239] 器件結(jié)構(gòu)：[IT0/PED0T:PSS/PTB7 :PC71BM/A1]
[0240] 在鍍有ΙΤ0陽(yáng)極的玻璃基片上依次旋涂陽(yáng)極修飾層PEDOT:PSS，厚度約為40nm; 活性層PTB7 :PC71BM，厚度約為100nm;蒸鍍A1陰極，厚度約為100nm。在蒸鍍過程中保持壓 力為5X10 4Pa。該器件開路電壓為0. 67V，短路電流密度為14. 48mAcm2,填充因子54. 1 %， 經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn)化效率為5. 25 %。
[0241] 實(shí)施例68 :光伏器件11
[0242] 器件結(jié)構(gòu)：[IT0/PED0T:PSS/PTB7 :PC71BM/DCNQA-CS-N(CH3) 3Br/Al]
[0243] 在鍍有ΙΤ0陽(yáng)極的玻璃基片上依次旋涂陽(yáng)極修飾層PEDOT:PSS，厚度約為40nm; 活性層PTB7 :PC71BM，厚度約為100nm，陰極界面修飾層DCNQA-Cs-N(CH3)3Br(制備方法：利用 旋涂?jī)x器，把濃度為1.0mgmL1的DCNQA-Cs-N(CH3)3Br甲醇溶液在3000r/min的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn) lmin)，厚度約為10nm;蒸鍍A1陰極，厚度約為100nm。在蒸鍍過程中保持壓力為5X10 4Pa。 該器件開路電壓為〇. 74V，短路電流密度為16. 48mAcm2,填充因子68. 8%，經(jīng)計(jì)算光電轉(zhuǎn) 化效率為8. 34%。與光伏器件10比較，加入本發(fā)明中的化合物DCNQA-Cs-N(CH3)3Br作為陰 極界面修飾層后，開路電壓、短路電流與填充因子均顯著提升，光電轉(zhuǎn)換效率提升明顯。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有醇/水溶解性的二氰乙烯基取代喹吖啶酮衍生物陰極界面修飾材料，其結(jié) 構(gòu)式如下所示：其中，η是4到14的整數(shù)，&是N-吡啶鹽或三甲基季銨鹽，R2是H、F、Cl、碳原子數(shù)為 1-4的烷基、吡啶基或苯基。2. 權(quán)利要求1所述的一種具有醇/水溶解性的二氰乙烯基取代喹吖啶酮衍生物陰極界 面修飾材料在制備聚合物光伏電池中的應(yīng)用。3. 如權(quán)利要求2所述一種具有醇/水溶解性的二氰乙烯基取代喹吖啶酮衍生物陰極界 面修飾材料在制備聚合物光伏電池中的應(yīng)用，其特征在于：用于制備光伏電池的陰極界面 修飾層，該界面修飾層處于光伏電池的活性層和陰極之間。
【專利摘要】一種具有醇/水溶解性的二氰乙烯基取代喹吖啶酮衍生物及其作為有機(jī)/聚合物光伏電池陰極界面修飾材料的應(yīng)用，屬于聚合物光伏電池技術(shù)領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)通式如下所示，其中，n為4到14的整數(shù)，R1可以是N-吡啶基鹽、三甲基季銨鹽等離子基團(tuán)，R2可以是H、F、Cl、碳原子數(shù)為1～4的烷基、吡啶基、苯基等基團(tuán)。本發(fā)明所涉及的以二氰乙烯基取代喹吖啶酮為核心的陰極界面修飾材料具有高的電子遷移率的特點(diǎn)，當(dāng)陰極界面修飾層厚度在5～40納米范圍內(nèi)變化時(shí)，有機(jī)/聚合物光伏電池并保持其較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】H01L51/44, C07D471/04, C08G61/12
【公開號(hào)】CN105418604
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510814560
【發(fā)明人】王悅
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月23日