[发明专利]有机半导体混合材料及应用其的有机光电组件

说明书

一种有机光电组件，包含第一电极、第一载子传递层、主动层、第二载子传递层以及第二电极。第一电极为透明电极。主动层包含至少一种电子供体、第一电子受体以及第二电子受体。其中，电子供体为有机高分子。第一电子受体为结晶材料，且第一电子受体的自我分子堆叠的间距小于第二电子受体为结晶破坏材料，且第二电子受体包含有富勒烯衍生物。本发明的有机光电组件不但具有可控的形态且具有良好的填充因子及能量转换效率。

技术领域

本发明涉及应用于有机光电组件的一种有机半导体混合材料，以及包含此有机半导体混合材料的有机光电组件。

背景技术

基于全球趋于暖化，使得气候变迁已成为国际社会共同面对的挑战。1997年时「联合国气候变化纲要公约(United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC)缔约国」所提出的京都议定书于2005年正式生效，目标为减少二氧化碳的排放。对此各国都着重于再生能源的发展，以减少石化燃料的使用。其中，由于太阳提供了远远满足人们目前和未来的能量需求，因此再生能源中又属太阳能发电备受重视，进而致使应用于太阳能发电的有机光电组件成为首要开发目标。

与现有的硅材料有机光电组件相比，新型的有机光电组件不仅生产成本低、重量轻，而且可以像塑料膜一样薄、透明以及可挠曲，进而适合制作各种形状的有机光电组件。有机光电组件可广泛应用在通讯、建筑、交通、照明、时尚等领域。因此，新一代有机光电组件不仅是对全球气候变化时期环境保护的贡献，而且具有很大的经济潜力。

有机光电组件可利用异质界面(bulk heteroiunction，BHJ)结构作为基础应用特性的组件。在最近的研究报告中，结合低带隙共轭高分子结晶与富勒烯衍生物的BHJ有机光电组件，其最高能量转换效率(Power Conversion Efficiency，PCE)可达8％。此类BHJ有机光电组件中的主动层形态对于组件的整体性能扮演关键性的角色，在主动层中相分离的区域，可提供界面光生激子(exciton)的电荷分离载体传输到各自对应电极的途径，且仍必须具有一定相对足量的异质界面，以提供激子分离。

现有的有机光电组件的主动层多为二元共混材料，然而因有机光电组件受限于有机材料的「窄吸收」特性，导致二元共混材料所制成的有机光电组件难以实现对太阳能的有效宽光谱的利用，并且始终存在相共混(有利于激子解离)和相分离(有利于电荷传输)的相互矛盾，进而制约了有机光电组件的性能发展。对此，可通过在二元活性层中引入吸收互补光谱的第三组分以形成的三元有机光电组件，得以有效的增强光谱吸收，进而解决二元共混材料所存在的矛盾的共混问题。

然而，当前的三元有机光电组件却面临着形态难以控制以及难以同时保有高效地激子解离和电荷传输的问题，进而导致有机光电组件的能量转换效率(PCE)及填充因子(Fill Factor，FF)难以同时被有效地提升。因此，如何提供一种具有可控的主动层形态、高能量转换效率及高填充因子的有机半导体材料以及应用其的有机光电组件是目前非常重要的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个范畴在于提供一种有机半导体混合材料以突破现有技术的能量转换效率以及解决三元有机光电组件。根据本发明的一个具体实施例，有机半导体混合材料包含至少一种电子供体、第一电子受体以及第二电子受体。其中，电子供体为有机高分子。第一电子受体为结晶材料，且第一电子受体的自我分子堆叠的间距小于第二电子受体为结晶破坏材料，且第二电子受体包含有富勒烯衍生物。