一種光電材料及其應用

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

103112904

專利證號

I 531561

專利獲證名稱

一種光電材料及其應用

專利所屬機關 (申請機關)

國立交通大學

獲證日期

2016/05/01

技術說明

本申請案所欲解決之問題在於延長高分子有機太陽能電池的有限壽命。由共軛高分子P3HT和碳六十衍生物材料PC61BM所組成的主動層，在元件完成製作後P3HT和PC61BM有最佳的薄膜型態，大量的激子可以有效地在P3HT和PC61BM所形成的分子介面間進行分解，形成電洞和電子，之後電洞和電子分別由P3HT和PC61BM之分子通道快速地傳導至外部電極，使元件的效能達到最大化。但在長時間的操作下，會因為外部的太陽能量和內部元件所累積的熱能驅動，P3HT和PC61BM會開始慢慢地分離，並且向自身聚集(self-organization)，最後形成過度的相分離(phase separation)，最後造成P3HT和PC61BM之間的分子介面會大量減少。最主要的原因是PC61BM所產生的微米等級的聚集，使得激子不能有效地進行分解; 並且P3HT和PC61BM之分子通道會受到嚴重的破壞，電洞和電子不能有效地傳導至外部電極，使元件的表現大幅度的下降，特別是電流密度(Current density)和填充因子(Fill factor)的表現最受到影響。在此，本申請案利用外加碳六十衍生物PC61BPF，其特點在於分子上的五氟苯環能和碳六十表面產生物理性鍵結。由於分子間的作用力的產生，抑制了碳球和碳球之間的分子吸引力，所以碳六十衍生物分子無法隨意地移動。有效地避免PC61BM在高溫、長時間的操作下，會因分子容易的移動而產生分子過度聚集的現象。利用PC61BPF的特性可以穩定整個主動層的薄膜，進而延長高分子有機太陽能電池的有限壽命。 In this research, we have designed and synthesized a new PC61BM-based fullerene, [6,6]-phenyl-C61 butyric acid pentafluorophenyl ester (PC61BPF). This new n-type material can replace PC61BM to form a P3HT:PC61BPF binary blend or serve as an additive to form a P3HT:PC61BM:PC61BPF ternary blend. Supramolecular attraction between the pentafluorophenyl groups of PC61BPF and the C60 cores of PC61BPF/PC61BM can effectively suppress the n-type PC61BPF/PC61BM materials from severe aggregation to mitigate the morphological evolution.

備註

本會(收文號1110027136)回應該校111年5月12日陽明交大研產學字第1110015716號函申請終止維護專利(國立陽明交通大學)

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