[发明专利]光电组件的有机光电池的组合物

说明书

发明领域

本发明的主题是用于光电组件的有机光电池的活性层的具有最佳的用于这种应用的性质的组合物。本发明还涉及这种组合物在光电组件的有机光电池中的用途和包含这种光电池的光电组件。

与由化石能量释放的温室气体有关的全球变暖已经引起替代能源解决方案(在其工作期间不放出这种气体，如，例如光电组件)的发展。光电组件包含"光电池组"，这种电池组可以将光能转化为电流。

已存在许多类型的光伏面板结构。

当前，主要使用所谓“无机的”光伏面板，即使用半导体板，通常硅板工作的光伏面板，形成用于俘获光子的光电池。举例来说，光电池组通常包含多个的电池，每个电池包含与电子收集极接触的光伏传感器，该电子收集极设置在光伏传感器上面(上收集极)和下面(下收集极)。当光电池组置于在光源下时，它释放连续电流，其可以在电池的接线端进行回收。

除了无机光电池组外，还已知有机类型光电池，即所述光电池由有机材料，例如形成“活性层”的聚合物组成。仿效无机光电池组，这些有机光电池吸收光子，产生束缚的电子-空穴对(激发子)并且为光电流做出贡献。该光电池包含两个部分(在下文中称为“材料”)，其一部分具有过量电子(给电子材料)和另一部分缺乏电子(受电子材料)，分别称为n型掺杂和p型掺杂。

该有机光电池组是比更低廉的、可回收的并且可以扩展至提供挠性产品或者不同构型(例如屋瓦)，允许进入对于传统技术来说难以进入的市场，特别地由于它们集成在多功能系统中。然而，所述有机光电池至今面临非常低的总体效率水平，这是因为这种光电池的效率在实际中仍然低于5%。此外，当前，该光电池的寿命是非常受限制的。

背景技术

有机光电池组的不足的性能和不足的寿命直接地与一定数量的当前造成困难的物理化学参数相关。

如前面所见，有机光电池由给电子材料和受电子材料组成。然而，从给电子材料和受电子材料的混合物的形态的控制方面来看产生了主要技术问题。

当前，为了克服这种困难，策略在于调节退火条件以获得希望的形态。这种退火步骤，其在于在高于约100℃的温度下加热该活性层数分钟，是为了获得优良结构几乎必需的步骤。该退火步骤具有的第一个缺点是chronophage，因此是昂贵的，而且构成对使用软基材(PET类型)的限制，该软基材不能经受过长的热暴露，否则可以看见他们机械性质的降低。多种途径已在于通过调节操作调节来优化这种步骤，还例如从文献US2009/0229667已知的是，加入添加剂，如烷卤化物或者二硫醇，其在退火期间将起易于迁移的增塑剂的作用，但其不允许使形态稳定。然而，如果希望获得稳定结构，需要引入表面活性剂。特别地已知，存在具有共轭序列的二嵌段或者三嵌段共聚物或者不包含任何共轭序列的二嵌段共聚物。因此已知文献US2008/0017244，但是该嵌段共聚物在这里充当电荷的输送体(给体/受体)以及作为表面活性剂，但是没有解决上面所说的第一个技术问题。

还已知文献US2010/137518，其提出向活性层加入少量的二嵌段共聚物，该二嵌段共聚物由给电子嵌段和用受电子体(富勒烯)共价接枝的第二嵌段组成。这种技术方案在效率方面带来了改善，但是添加剂的合成是长时间的并且是复杂的，没有获得从经时稳定性和/或效率改善(在无退火步骤时)的角度看没有得到令人满意的结果。

所有现有的技术方案在关于给和受电子材料的混合物的形态的控制或稳定化方面不是特别令人满意的。

另一个主要问题存在于有机光电池的活性层的低效能，其仅仅非常少地超过5%的效率。然而，如果希望可行地开发光电应用，提高这种效能/效率是强制性的。

而且，当前不存在能改善有机太阳能电池的效率、稳定性并且同时消除退火步骤的添加剂。

发明简述

本发明希望通过提出包含特定类型的线性构造共聚物(copolymère à architecture linéaire)的有机电池的活性层的组合物克服现有技术的光电组件的有机光电池的问题。