有機(jī)半導(dǎo)體制劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含p-型和n-型有機(jī)半導(dǎo)體（OSC）及一種或多種有機(jī)溶劑的制劑，其用于制備有機(jī)電子（OE）器件、特別是體異質(zhì)結(jié)（BHJ）有機(jī)光伏（OPV）器件的用途，還涉及使用所述制劑制備OE器件、特別是BHJ?OPV器件的方法，以及使用所述方法或制劑制備的OE器件、特別是BHJ?OPV器件。
【專利說明】有機(jī)半導(dǎo)體制劑
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及包含P-型和η-型有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)及一種或多種有機(jī)溶劑的制劑，其用于制備有機(jī)電子(OE)器件、特別是體異質(zhì)結(jié)(BHJ)有機(jī)光伏(OPV)器件的用途，還涉及使用所述制劑制備OE器件、特別是BHJ OPV器件的方法，以及使用所述方法或制劑制備的OE器件、特別是BHJ OPV器件。
[0002]背景和現(xiàn)有技術(shù)
[0003]當(dāng)生產(chǎn)BHJ OPV電池時(shí)，重要的是優(yōu)化活性層中供體和受體的分離，以實(shí)現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率。通常，供體和受體的混合物是有利地由溶劑涂覆，然后在干燥過程中發(fā)生相分離。許多不同的涂覆技術(shù)是可能的，如旋涂、刮涂等。優(yōu)先使用刮涂，因?yàn)槠淙菀邹D(zhuǎn)變成較大的工業(yè)涂覆方法(參見F.Padinger, C.J.Brabec, T.Fromherz, J.C.Hummelen, N.S.Sariciftci, Opto-Electron.Rev.2000, 8, 280),且由于其與旋涂相當(dāng)(參見P.Schilinsky, C.ffaldauf, C.J.Brabec, Adv.Funct.Mater., 2006, 16, 1669)。雖然涂覆技術(shù)也可能對(duì)相分離具有影響，但是與所述方法中涉及的材料和溶劑的物理參數(shù)相比，這通常趨于較少的相關(guān)性。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中描述的典型的供體/受體共混物包括作為供體的聚合物，例如如下圖所示的聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚[2，6-(4,4-雙(2-乙基己基)_4H_環(huán)戊[2，l-b;3，4-b’ ]-二噻吩)-交替_4，7-(2，1，3_ 苯并噻二唑)](PCPDTBT)或 a-PTPTBT，
[0005]
【權(quán)利要求】
1.制劑，其包含至少一種P-型有機(jī)半導(dǎo)體，至少一種η-型有機(jī)半導(dǎo)體，和至少一種選自烷基化四氫化萘、烷基化萘和烷基化苯甲醚的第一溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制劑，其特征在于:所述制劑包括至少一種與所述第一溶劑不同的第二溶劑，并且所述第二溶劑選自烷基化苯、烷氧基化苯、茚滿、烷基化茚滿、烷氧基化茚滿、四氫化萘、烷基化四氫化萘、萘、烷基化萘、苯甲醚、烷基化苯甲醚、直鏈或環(huán)狀酮、芳族和/或脂族醚、芳族醇、任選取代的噻吩、苯并噻吩、烷氧基化萘、取代的苯并噻唑、苯甲酸烷基酷和苯甲酸芳基酷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的制劑，其特征在于，所述第一溶劑的濃度與所述第二溶劑的濃度相同或比第二溶劑的濃度高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第一溶劑的沸點(diǎn)≥ 150。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3的制劑，其特征在于，所述第二溶劑的沸點(diǎn)>100°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第一溶劑的沸點(diǎn)大于所述第二溶劑的沸點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述η-型有機(jī)半導(dǎo)體在所述第一溶劑中的溶解度高于其在第二溶劑中的溶解度，而所述P-型有機(jī)半導(dǎo)體在第二溶劑中的溶解度高于其在所述第一溶劑中的溶解度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述η-型有機(jī)半導(dǎo)體在所述第一溶劑中的溶解度低于其在第二溶劑中的溶解度，而所述P-型有機(jī)半導(dǎo)體在所述第二溶劑中的溶解度低于其在所述第一溶劑中的溶解度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述制劑不含氯化溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第一溶劑是由兩個(gè)或大于兩個(gè)的烷基取代的四氫化萘，優(yōu)選1，5- 二甲基四氫化萘。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第一溶劑是由一個(gè)或多個(gè)烷基取代的萘，優(yōu)選1-甲基萘。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第一溶劑是由一個(gè)或多個(gè)烷基取代的苯甲醚，優(yōu)選二甲基苯甲醚。
13.根據(jù)權(quán)利要求2至12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第二溶劑選自二甲苯(包括作為純異構(gòu)體或作為異構(gòu)體混合物的鄰_、間-和對(duì)-二甲苯)、異丙基甲苯(包括作為純異構(gòu)體或作為異構(gòu)體混合物的鄰_、間-和對(duì)-異丙基甲苯)、茚滿、苯甲醚、藜蘆醚、二甲基苯甲醚、四氫化萘、1，5-二甲基四氫化萘、萘、1-甲基萘、1-乙基萘、2-乙基萘、1，2-二甲基萘、1，3-二甲基萘、1，4-二甲基萘、2，6-二甲基萘、2，7-二異丙基萘、環(huán)戊酮和環(huán)己酮。
14.根據(jù)權(quán)利要求2至13中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第二溶劑選自間二甲苯、對(duì)異丙基甲苯、藜蘆醚、1，5-二甲基四氫化萘、1-甲基萘、2，4-二甲基苯甲醚和茚滿。
15.根據(jù)權(quán)利要求2至14的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第二溶劑選自1，2-二氫化萘、十氫化萘、二苯醚、環(huán)己基苯、甲基苯基乙酸酯、乙酸苯酯、乙酸芐酯、苯甲酸乙酯、Y-萜品烯、苯并噻吩、噻吩、1-甲氧基萘、芐基醇、環(huán)己醇、茚、1，4-二 P惡烷、乙二醇單丁基醚、二乙醚、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸芐酯、苯甲酸乙酯、苯乙酮、苯丙酮、2-庚酮、環(huán)己酮、苯并噻唑、芐腈、雙環(huán)己烷、甲基異丁基酮。
16.根據(jù)權(quán)利要求2至15的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述第一溶劑和所述第二溶劑之比為50:50至95:5重量份。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述P-型有機(jī)半導(dǎo)體為共軛有機(jī)聚合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述P-型有機(jī)半導(dǎo)體是非結(jié)晶性或半結(jié)晶性共軛有機(jī)聚合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述P-型有機(jī)半導(dǎo)體是帶隙低于2.1eV的共軛有機(jī)聚合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑，其特征在于，所述η-型有機(jī)半導(dǎo)體為富勒烯或富勒烯衍生物。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑用于制備有機(jī)電子器件的用途。
22.制備有機(jī)電子器件的方法，包括以下步驟: a)提供陽極， b)提供陰極， c)將根據(jù)權(quán)利要求1至20的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑沉積在所述陽極和陰極之間，并除去存在于所述制劑中的任何溶劑， 其中步驟a)和b)之一也可以在步驟c)之后進(jìn)行。
23.有機(jī)電子器件，包括陽極、陰極和活性層，所述活性層是由根據(jù)權(quán)利要求1至20的一項(xiàng)或多項(xiàng)的制劑形成或者通過根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法的步驟c)形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23的一項(xiàng)或多項(xiàng)的用途、方法或器件，其特征在于，所述有機(jī)電子器件是體異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏器件或倒置式體異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏器件。
【文檔編號(hào)】H01L51/00GK103748703SQ201280041038
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月26日
【發(fā)明者】T·卡爾, M·卡拉斯克-奧羅茲可 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司