和式MeX22的化合 物在升高的溫度下在熔體中或在溶劑的存在下反應。
[0065]優(yōu)選,這些組分是按照與在組成5(妒冊23): lMe:a XSb X2中的元素的化學計算量 對應的比率混合。
[0066] 在一個具體實施方案,(妒冊2^1:(妒順23)乂2 :MeX22的摩爾比率是約3.5:1.5:1。
[0067] 在第一個實施方案中,此反應是在熔體中進行。根據此實施方案,將反應混合物加 熱到比離析物組合物的熔點更高的溫度。如果反應在熔體中進行,則溫度優(yōu)選在60_250°C 的范圍內,更優(yōu)選80_200°C。
[0068] 在第二個實施方案中,此反應是在溶劑的存在下進行。合適的溶劑是非質子惰性 溶劑。合適的非質子惰性溶劑是二甲基甲酰胺,醚,例如二烷和二甘醇二甲醚(二(2-甲 氧基乙基)醚),N-甲基吡咯烷酮,(CH 3)2SO,二甲基砜,環(huán)丁砜,環(huán)脲例如1,3_二甲基_3,4,5, 6_四氫_2(1H)-嘧啶酮(DMPU),咪唑烷-2-酮,乙腈,甲氧基乙腈,或它們的混合物。如果反應 在溶劑的存在下進行,則溫度優(yōu)選在20_200°C的范圍內,更優(yōu)選40-100°C。
[0069] 在一個優(yōu)選實施方案中,此反應在惰性氣體氣氛下進行。合適的惰性氣體例如是 氮氣或氬氣。
[0070] 本發(fā)明的另一個目的涉及一種光電轉化器件。優(yōu)選,光電轉化器件是薄膜光電轉 化器件。
[0071] 如上所述,一個具體實施方案是光電轉化器件,其包含:
[0072] -電子傳導層,其作為工作電極(陽極)的一部分或形成工作電極,
[0073] -光敏層,其含有吸收劑材料和任選地含有半導體金屬氧化物(其可以用作電子轉 移材料)或絕緣材料(其可以用作腳手架),
[0074]-電荷轉移層,
[0075] -電子傳導層,其作為對電極(陰極)的一部分或形成對電極,
[0076] 其中光敏層和/或電荷轉移層含有至少一種如上文和下文所述的無定形材料或含 這種材料的組合物。
[0077] 在一個優(yōu)選實施方案中,光敏層包含至少一種如上文和下文所述的無定形材料或 含這種材料的組合物作為吸收劑材料。根據此實施方案,光敏層不是必須另外含有半導體 金屬氧化物或絕緣材料。
[0078] 在此實施方案中,電荷轉移層也可以含有至少一種根據本發(fā)明的無定形材料。
[0079] 在另一個優(yōu)選實施方案中,光敏層包含至少一種鈣鈦礦材料作為吸收劑材料。在 此實施方案中,光敏層可以另外包含至少一種如上文和下文所述的無定形材料或含這種材 料的組合物。
[0080] 在此實施方案中,電荷轉移層也可以含有至少一種根據本發(fā)明的無定形材料。
[0081 ]吸收劑材料可以沉積在半導體金屬氧化物或絕緣材料上,例如絕緣金屬氧化物。 合適的半導體金屬氧化物是已知用于染料敏化的光電轉化器件中的那些,尤其是Ti02。合 適的不用作η-型氧化物的絕緣金屬氧化物是Al 2〇3。
[0082]在另一個優(yōu)選實施方案中,本發(fā)明的光電轉化器件另外含有在電荷轉移層和陰極 之間的空穴傳導層。在空穴傳導層中使用的合適材料例如是2,2',7,7'_四(N,N_二-對-甲 氧基苯基-胺)-9,9 ' -螺二芴(〃螺-MeOTAD")。
[0083] 一種合適的制備光電轉化器件的方法包括以下步驟:
[0084] i)提供電子傳導層;
[0085] ii)任選地在其上沉積底涂層,
[0086] iii)在步驟i)中得到的電子傳導層上或在若存在的在步驟ii)中得到的底涂層上 沉積光敏層;
[0087] iv)在步驟iii)中得到的光敏層上沉積電荷轉移層;和 [0088] V)在步驟iv)中得到的電荷轉移層上沉積對電子傳導層。
[0089] 光敏層和/或電荷轉移層包含至少一種如上文和下文所述的無定形材料或含這種 材料的組合物。
[0090] 電子傳導層和/或對電子傳導層可以沉積在基材上(也稱為載體或支撐體)以改進 光電轉化器件的強度。在本發(fā)明中,由電子傳導層和用于在其上布置電子傳導層的基材組 成的層稱為導電載體。由對電子傳導層和用于在其上任選布置對電子傳導層的基材組成的 層稱為對電極。優(yōu)選,電子傳導層和在其上任選布置電子傳導層的基材是透明的。對電子傳 導層和任選地在其上任選布置對電子傳導層的載體也可以是透明的,但這不是關鍵的。
[0091] 下面將詳細描述在本發(fā)明光電轉化器件中所含的各層。
[0092] (A)電子傳導層[步驟(i)]
[0093] 電子傳導層是本身足夠穩(wěn)定以支撐其余層,或者將用于形成電子傳導層的電子傳 導材料置于基材上(也稱為載體或支撐體)。優(yōu)選,用于形成電子傳導層的電子傳導材料置 于基材上。置于基材上的電子傳導材料的組合在下文中稱為"導電載體"。
[0094] 在第一種情況下,電子傳導層優(yōu)選由具有足夠強度且能充分密封光電轉化器件的 材料制成,例如金屬,例如鉑、金、銀、銅、鋅、鈦、鋁和由它們組成的合金。
[0095] 在第二種情況下,在其上通常布置含電子傳導材料的電子傳導層的基材是位于光 敏層的對面,使得電子傳導層與光敏層直接接觸。
[0096] 優(yōu)選的電子傳導材料例如包括:金屬,例如鉑、金、銀、銅、鋅、鈦、鋁、銦以及由它們 組成的合金;碳,特別是碳納米管的形式;和電子傳導金屬氧化物,特別是透明的導電氧化 物(TC0),例如銦-錫復合氧化物,用氟、銻或銦摻雜的錫氧化物,以及用鋁摻雜的鋅氧化物。 在金屬的情況下,它們一般以薄膜的形式使用,使得它們形成足夠透明的層。更優(yōu)選的是, 電子傳導材料選自透明導電氧化物(TC0)。其中,優(yōu)選的是用氟、銻或銦摻雜的錫氧化物,以 及銦錫復合氧化物(ΙΤ0),更優(yōu)選用氟、銻或銦摻雜的錫氧化物,尤其優(yōu)選用氟摻雜的錫氧 化物。具體而言,錫氧化物是Sn0 2。
[0097]電子傳導層優(yōu)選具有0.02-10μπι的厚度,更優(yōu)選0.1-1μπι。
[0098] 一般而言,光將從電子傳導層那側(不是從對電子傳導層那側)照射。因此,如上所 述,優(yōu)選的是,負載電子傳導層的載體和優(yōu)選整個導電載體是基本上透明的。在本文中,術 語〃基本上透明的〃表示對于在可見光區(qū)域至近紅外區(qū)域(400-1000nm)中的光而言的透光 率是50%或更大。透光率優(yōu)選是60%或更大,更優(yōu)選70%或更大,尤其是80%或更大。導電 載體特別優(yōu)選對于光敏層具有敏感度的光具有高透光率。
[0099] 基材可以由玻璃制成,例如鈉玻璃(具有優(yōu)異的強度)和非堿金屬玻璃(不受堿性 洗脫的影響)?;蛘?,透明的聚合物膜可以用作基材。用于聚合物膜的材料可以是四乙?;?纖維素(TAC),聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),間同立構聚苯乙 烯(SPS),聚亞苯基硫醚(PPS),聚碳酸酯(PC),聚丙烯酸酯(PAr),聚砜(PSF),聚酯砜(PES), 聚酰亞胺(PI),聚醚酰亞胺(PEI),環(huán)狀聚烯烴,溴化苯氧基樹脂,等等。
[0100]導電載體優(yōu)選通過液體涂布或氣相沉積將電子傳導材料置于基材上而制備。
[0101] 選擇置于基材上的電子傳導材料的用量以確保足夠的透明性。合適的用量取決于 所用的導電材料和基材,并將根據具體情況而定。例如,在TC0作為導電材料和玻璃作為基 材的情況下,此用量可以是〇.〇l-l〇〇g/lm 2。
[0102] 優(yōu)選的是,使用金屬引線以降低導電載體的電阻。金屬引線優(yōu)選由金屬制成,例如 鉑、金、鎳、鈦、鋁、銅、銀等。優(yōu)選的是,通過氣相沉積方法、濺射方法等在基材上提供金屬引 線,其中電子傳導層置于基材上。由金屬引線導致的入射光量的減少幅度限定為優(yōu)選10% 或更小,更優(yōu)選1-5 %或更小。
[0103] (B)底涂層(〃緩沖層〃)[任選的步驟(ii)]
[0104] 在步驟(i)中得到的層可以用緩沖層涂布。此目的是避免電荷轉移層與電子傳導 層的直接接觸,進而防止短路,特別是當電荷轉移層是固體空穴輸送材料時。
[0105] 這種"底涂層"或緩沖層的材料優(yōu)選是金屬氧化物。金屬氧化物優(yōu)選選自鈦、錫、 鋅、鐵、鎢、釩或鈮的氧化物,例如1102、3110 2小6203、103、2110、¥20 5或恥205,更優(yōu)選1102。
[0106] 底涂層可以例如通過噴灑-熱解方法布置,例如參見Electrochim.ActaJOjdS-eSSUggS),或通過濺射方法,例如參見 Thin Solid Films 445,251-258(2003), Surf · Coat · Technol · 200,967-971 (2005),或Coord · Chem· Rev · 248(2004),1479〇
[0107] 底涂層的厚度優(yōu)選是5-1000nm,更優(yōu)選10-500nm,尤其是10-200nm。
[0108] (C)光敏層[步驟(iii)]
[0109] 在第一個優(yōu)選實施方案中,光敏層包含至少一種根據本發(fā)明的無定形材料或含這 種材料的組合物。在此實施方案中,光敏層不是必須另外含有半導體金屬氧化物或絕緣材 料。
[0110] 在第二個優(yōu)選實施方案中,光敏層包含至少一種鈣鈦礦材料作為吸收劑材料,以 及包含半導體金屬氧化物或不用作η-型氧化物的載體材料。在此實施方案中,光敏層和/或 電荷轉移層(參見下文(D))包含至少一種根據本發(fā)明的無定形材料或含這種材料的組合 物。
[0111] (1)半導體金屬氧化物
[0112] η-型半導體優(yōu)選用于本發(fā)明中,其中傳導帶電子用作在光激發(fā)條件下的載體以提 供陽極電流。
[0113]合適的半導體金屬氧化物通常是已知能用于有機太陽能電池上的所有金屬氧化 物。它們包括以下元素的氧化物:鈦,錫,鋅,鐵,媽,錯,鉿,鎖,銦,鋪,紀,鑭,銀,銫,銀或鉭。 另外,復合半導體例如fxMtOz可以用于本發(fā)明中,其中M j1和Μ2獨立地