[发明专利]用于有机光伏装置可靠性的关键材料

说明书

本申请涉及用于有机光伏装置可靠性的关键材料。本文中描述了有机光伏电池OPV和其组合物。在一或多个实施例中，OPV的有源层内的受体为非富勒烯受体。此类非富勒烯受体可以提供改进的OPV性能特征，如改进的功率转换效率、开路电压、填充因子、短路电流和/或外部量子效率。

相关申请的交叉参考

本申请要求2020年11月4日提交的美国临时申请第63/109,459号的权益，所述申请以全文引入的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及电活性、光学活性、太阳能和半导体装置，并且确切地说，涉及有机光伏电池和此类有机光伏电池中的近红外非富勒烯受体组合物。

联合研究协议的各方

所要求的本发明由、代表和/或连同以下一或多方依据联合大学企业研究协议作出： 密歇根大学董事会(Regents of the University of Michigan)、普林斯顿大学(Princeton University)、南加州大学(University of Southern California)以及环宇显示技术公司 (Universal Display Corporation)。所述协议在作出所要求的本发明的日期当天和之前有 效，并且所要求的本发明是由于在所述协议的范围内所进行的活动而作出。

背景技术

由于有机光伏电池(OPV)的柔性、轻量、无毒性质和半透明度使其成为建筑物集成应用和建筑物施加应用的理想选择，因此近年来已引起对有机光伏电池的相当大的关 注。与通常具有PCE＝15-22％的日光功率转换效率的商业太阳能模块相比，对于单结装 置，有机物已从2016年的10％提高到2019年的17％以上。进展一直在朝向以下稳步推 进，单结热力学限制效率为约25％，其中基于多结电池的效率可能更高。已通过非富勒 烯受体(NFA)的开发加快了这一快速进展。

与先前采用的具有有限能级可调谐性和形态和/或光化学稳定性的富勒烯受体相比， NFA的分子结构、吸收光谱和电子能级的可调谐性为其用于半透明发电窗提供了一系列 机会。然而，其可靠性仍为主要问题，因为即使是迄今为止报告的最稳定的装置也会在仅几年内退化(推断到其初始PCE的80％，称为T80)。将此与基于富勒烯的电池的数千 年的经推断固有寿命进行了比较。

发明内容

在一个方面中，本公开提供用于有机光伏电池的受体，所述受体包含式(I)-(III)中的 一个：

其中：

A和B个别地选自由以下组成的群组：

每个Ar¹个别地选自由以下组成的群组：

每个Ar²个别地选自由以下组成的群组：

每个Ar³个别地选自由以下组成的群组：

每个Ar⁴个别地选自由以下组成的群组：

M₁-M₄个别地选自由以下组成的群组：氢、氟、氯、溴、碘、砹和氰基，其中M₁- M₄中的至少一个是卤素；

每个X个别地选自由以下组成的群组：S、NR、Se、Te和O；