[发明专利]用于溶液处理过的有机太阳能电池的低带隙的含钌的络合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用在太阳能电池器件中的一类含金属的络合物及其合成方法。具体但不唯一的是，本发明涉及用于使用在本体异质结（BHJ）太阳能电池器件中的含钌的络合物及其合成方法。

背景技术

我们的社会日益依赖于煤、油和天然气的供给以便日常使用。然而，这些化石燃料的供给受到限制且将会在未来的某一天被耗尽。燃烧化石燃料所产生的二氧化碳导致大气中的二氧化碳浓度急剧增加，因此影响了我们的气候并导致全球变暖效应。在这种形势下，太阳能作为清洁的、可再生的以及丰富的能源具有满足日益增长的全球能量需求的能力。采用光伏技术直接从阳光利用能量显著降低了大气排放，避免环境受到这些气体的有害影响。作为可替代硅基太阳能电池的、有希望的、成本效益可观的可选择方案，人们开始日益关注有机光伏电池（OPV）。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种具有式（I）结构的含钌的络合物：

   式（I）

其中Ar选自由至少一个苯并噻二唑基团、一个或没有三苯基胺基团、至少一个噻吩基团及其混合组成的组。

在第一方面的实施方案中，Ar具有结构：

根据本发明的第二方面，提供了一种制备如权利要求1所述的含钌的络合物的方法，包括下述步骤：

（a）提供具有结构Ar-C≡CH的配体；

（b）提供含钌的化合物；

（c）使所述配体与所述含钌的化合物在溶剂中反应生成粗产物；

（d）纯化所述粗产物。

在第二方面的实施方案中，含钌的化合物包括顺式-[RuCl₂(双(二苯基膦基)乙烷)₂]。

在第二方面的实施方案中，溶剂包括三乙胺、二氯甲烷或其混合物。

在第二方面的实施方案中，反应步骤在催化剂的存在下进行。

在第二方面的实施方案中，催化剂包括六氟磷酸钠。

在第二方面的实施方案中，纯化步骤通过色谱柱进行。

根据本发明的第三方面，提供了一种本体异质结太阳能电池器件，包括：

空穴收集电极；

电子收集电极；

活性层，位于所述空穴收集电极与电子收集电极之间；

其中所述活性层包括如权利要求1所述的含钌的络合物。

在第三方面的实施方案中，活性层还包括富勒烯衍生物。

在第三方面的实施方案中，富勒烯衍生物是PC₇₀BM。

在第三方面的实施方案中，含钌的络合物与PC₇₀BM的重量比是1:4。

在第三方面的实施方案中，空穴收集电极是具有旋涂的聚(3,4-亚乙基-二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸酯)层的铟锡氧化物。

在第三方面的实施方案中，电子收集电极是铝。

附图说明

图1显示了用于根据本发明的实施方案制备配体L1和络合物D1的示意图。

图2显示了用于根据本发明的实施方案制备配体L2和络合物D2的示意图。

图3显示了用于根据本发明的实施方案制备配体L3和络合物D3的示意图。

图4显示了用于根据本发明的实施方案制备配体L4和络合物D4的示意图。

图5显示了在298k下二氯甲烷（CH₂Cl₂）中的D1-D4的归一化的吸光光谱。

图6显示了在298k下CH₂Cl₂中的D1-D4的归一化的光致发光光谱。

图7显示了根据本发明实施方案的在模拟的AM1.5太阳光照射下的具有D1/PC₇₀BM（1:4）作为活性层的BHJ器件的电流-电压（J-V）曲线。

具体实施方式