[发明专利]包含芳基方酸化合物的有机光敏器件及其制造方法

说明书

本申请为国际申请PCT/US2012/024131于2013年8月9日进入中国国家阶段、申请号为201280008386.X、发明名称为“包含芳基方酸化合物的有机光敏器件及其制造方法”的分案申请。

与相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月9日提交的美国临时申请号61/441,153和2011年4月26日提交的61/479,231的优先权，两者在此以其全文引为参考。

关于联邦资助的研究的陈述

本申请的主题内容利用了美国能源部能源纳米科学中心(U.S.DepartmentofEnergy,CenterforEnergyNanoscience)授予的合同号DE-FG36-08GO18022以及合同号DE-SC0001013和DE-SC0000957下的美国政府支持做出。美国政府在本申请的主题内容中具有一定权利。

联合研究协议

本申请的主题内容由下列大学-公司联合研究协议的一个或多个参与方、以其名义和/或由其共同做出：密歇根大学(UniversityofMichigan)、南加利福尼亚大学(UniversityofSouthernCalifornia)和环球光能公司(GlobalPhotonicEnergyCorporation)。协议在本宣称的发明做出的日期之时及之前生效，并且本宣称的发明作为协议范围内所从事的活动的结果而做出。

技术领域

本公开总的来说涉及新的方酸(squaraine)化合物，其可用于制备具有包含一种或多种所述方酸的异质结的有机光敏光电器件。还公开了制造这样的器件的方法，所述方法可以包括通过旋转浇铸然后进行热退火来沉积所述方酸化合物。

背景技术

光电子器件依靠材料的光学和电子学性质，通过电子学方法产生或检测电磁辐射，或从环境的电磁辐射产生电。

光敏光电器件将电磁辐射转变成电。太阳能电池、也称为光伏(PV)器件，是一类特别用于产生电力的光敏光电器件。可以从太阳光之外的其他光源产生电能的PV器件，可用于驱动耗电负载以提供例如照明、加热，或为电子线路或装置例如计算器、无线电、计算机或远程监测或通讯设备供电。这些发电应用通常还包括为电池或其他能量储存装置充电，以便当来自太阳或其他光源的直接照射不可用时能够继续运行，或根据特定应用的要求平衡PV器件的电力输出。

当在本文中使用时，术语“电阻性负载”是指任何耗电或储电电路、装置、设备或系统。

另一种类型的光敏光电器件是光敏电阻。在这种功能中，信号检测电路监测器件的阻抗以检测由光的吸收所引起的变化。

另一种类型的光敏光电器件是光电探测器。在操作中，光电探测器与电流检测线路联合使用，所述电流检测线路测量当光电探测器暴露于电磁辐射下并可以具有被施加的偏电压时所产生的电流。

如本文所描述的检测线路能够向光电探测器提供偏电压，并测量光电探测器对电磁辐射的电子学响应。

这三种类型的光敏光电器件可以根据是否存在下文定义的整流结，并且也根据器件的运行是否使用外部施加的电压、也称为偏压或偏电压来表征。光敏电阻不具有整流结，并且通常使用偏压来运行。PV器件具有至少一个整流结，并且不使用偏压运行。光电探测器具有至少一个整流结，并且通常但不总是使用偏压运行。通常，光伏电池向电路、装置或设备提供电力。光电探测器或光电导体提供信号或电流以控制检测电路或从检测电路输出信息，但是不向电路、装置或设备提供电力。

传统上，光敏光电器件由多种无机半导体构造而成，例如晶体硅、多晶硅和无定形硅、砷化镓、碲化镉等。在本文中，术语“半导体”是指当载荷子受到热或电磁激发诱导时能够导电的材料。术语“光导”一般是指电磁辐射能量被吸收从而转变成载荷子的激发能，以便载荷子能够传导、即运输材料中的电荷的过程。术语“光电导体”或“光导材料”在本文中用于指称由于其吸收电磁辐射以产生载荷子的性质而被选择的半导体材料。

PV器件的性质可以由它们能够将入射日光能转变成有用电能的效率来表征。利用晶体硅或无定形硅的器件在商业应用中占主导地位，并且其中某些已经达到23％或更高的效率。但是，高效的基于晶体的器件、特别是大表面积器件，由于在生产没有明显的降低效率的缺陷的大晶体中固有的问题，生产起来困难且昂贵。另一方面，高效无定形硅器件仍然受到稳定性问题的困扰。目前可商购的无定形硅电池的稳定化效率在4到8％之间。更近的尝试集中在使用有机光伏电池以经济的生产成本获得可接受的光伏转换效率。