專(zhuān)利名稱(chēng)：醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電材料應(yīng)用科技領(lǐng)域，具體涉及ー類(lèi)以磺酸鹽(或醋酸鹽、磷酸鹽) 金屬陽(yáng)離子和烷基(或醚鏈)為側(cè)鏈的共軛聚電解質(zhì)材料及其在有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED) 和有機(jī)太陽(yáng)能電池(OPV)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
有機(jī)聚合物作為ー種優(yōu)良的電致發(fā)光材料，由于其具有質(zhì)輕、柔性及很好的成膜性，同時(shí)能夠在制作有機(jī)電致發(fā)光器件和有機(jī)太陽(yáng)能電池時(shí)采用旋涂、噴墨打印等技木，可實(shí)現(xiàn)大面積制備，并且相對(duì)于小分子的蒸鍍技木，能夠極大地降低制作成本。因而有機(jī)聚合物已經(jīng)波廣泛地應(yīng)用在柔性平板顯示器、照明、聚合物發(fā)光器件和聚合物太陽(yáng)能電池等方1963年，M. Pope等人在蒽晶體上外加超過(guò)100V電壓，首次觀察到了有機(jī)電致發(fā)光現(xiàn)象(J. Chem. Phys.，1963，38，20M)，但是過(guò)高的驅(qū)動(dòng)電壓及較低的發(fā)光效率和壽命遠(yuǎn)不及無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件，當(dāng)時(shí)并未引起人們的重視。1987年，鄧青云(C. W. Tang)博士首次提出了用真空蒸鍍法制備雙層薄膜的OLED器件(Appl. Phys. Lett.，1987，52，913)，其在小于 IOV的電壓下外部量子效率達(dá)到了 ； 1990年R. H. Friend等人首次報(bào)道了聚合物發(fā)光二極管(Nature，1990，347，539)，自此有機(jī)電致發(fā)光研究進(jìn)入了ー個(gè)全新的階段。1986年柯達(dá)(EastmanKodak)公司的鄧青云提出了采用具有共軛體系的有機(jī)半導(dǎo)體材料制作有機(jī)太陽(yáng)能電池器件并首次使用給體和受體的雙層器件。當(dāng)吋，Tang通過(guò)真空蒸鍍酞菁銅(CuPc)和茈酰亞胺(perylene tetracarboxylic)在ITO透明電極和Al陰極之間形成了 P型和η型有機(jī)半導(dǎo)體材料的雙層結(jié)構(gòu)。器件在ΑΜ2的光源照射下得到的能量轉(zhuǎn)化效率約為(Appl. Phys. Lett. 1986，48，183)。1995年俞剛等提出了體相異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)能電池的概念。他們將MEH-PPV與PCBM按ー定比例共混，通過(guò)旋涂法制備了結(jié)構(gòu)為 ITO/MEH-PPV:C60/Ca的光學(xué)器件，在強(qiáng)度為20mW/cm2，波長(zhǎng)為430nm的単色光照射下，器件的開(kāi)路電壓(V oc)為1.6V，短路電流(Isc)為2mA/Cm2，電荷收集率為 %，PCE達(dá)到2.9% (Science, 1995, 270 (15) :1789)。從此有機(jī)太陽(yáng)能電池的研發(fā)得到了快速迅猛的發(fā)展。為了使空穴更好地注入到發(fā)光層材料的HOMO軌道或在活性層材料中產(chǎn)生的空穴更好地從該層分離出來(lái)，陽(yáng)極材料的功函應(yīng)當(dāng)盡量與發(fā)光層材料或活性層材料的HOMO相匹配，現(xiàn)在通用的陽(yáng)極材料是ー層透明的氧化銅錫(ITO)，它的功函數(shù)約為4. 8電子伏持。 然而許多發(fā)光層材料或活性層材料HOMO能級(jí)在5. 2-5. 8電子伏特或以上，很明顯ITO的功函數(shù)與它們不匹配。ー種解決辦法是在它們之間加入ー層空穴傳輸層材料，而現(xiàn)在在聚合物光電器件中使用地比較多也較成功的是PEDOT[EP068666U材料。有機(jī)材料的電子遷移率通常遠(yuǎn)不及其空穴遷移率高，而電子、空穴的注入(取出) 和傳輸平衡是獲得高效率的有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)和有機(jī)電太陽(yáng)能電池(OPV)的首要因素。通常使用較高功函(4. 2ev)的金屬Al作為陰極，與許多發(fā)光層或活性層材料的LOMO 能級(jí)(2. 7-3. ^v)存在較大的勢(shì)壘，不利于電子的注入或取出。為了使電子更好地注入到發(fā)光層材料的LUMO軌道或在活性層材料中產(chǎn)生的電子更好地從該層分離出來(lái)，陰極材料的功函應(yīng)當(dāng)盡量與發(fā)光層材料或活性層材料的LUMO相匹配。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，通常在發(fā)光層或活性層與陰極之間添加ー層電子傳輸層，進(jìn)行陰極界面修飾，改善電子的注入或取出，提高載流子平衡，實(shí)現(xiàn)高效率有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)和有機(jī)電太陽(yáng)能電池(OPV)。通常使用較低功函的Ca(2. 9ev)或者Ba(2. 7ev)作為陰極界面修飾。但由于Ca、 Ba是活性金屬，對(duì)氧氣和水汽都很敏感，一方面會(huì)影響器件的壽命，另ー方面需要極其昂貴的封裝，増加了器件的成本。因此，需要發(fā)掘其它的陰極界面修飾材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時(shí)含有磺酸鹽(或醋酸鹽、磷酸鹽)金屬陽(yáng)離子和醚鏈為側(cè)鏈的共軛聚電解質(zhì)材料，其具有特殊溶解性，在不影響其電子傳輸性能的前提下避免界面混溶。本發(fā)明還提供所述共軛聚電解質(zhì)材料作為電子傳輸層或電子注入層在發(fā)光、光伏 (光電轉(zhuǎn)換、光敏感)器件中的應(yīng)用。醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料，其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料，其特征在干，其結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料，其特征在干，所述金屬陽(yáng)離子為堿金屬離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料，其特征在干，所述堿金屬離子為L(zhǎng)i+、Na+、K+、Rb+、Cs+的任意ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的電解質(zhì)材醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料，其特征在于，所述水溶性基團(tuán)為磺酸基、羧基和磷酸基中的任意ー種。
5.權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)所述電解質(zhì)材料作為有機(jī)電致發(fā)光器件的電子傳輸或注入層的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解質(zhì)材料作為有機(jī)電致發(fā)光器件的電子傳輸或注入層的應(yīng)用，其特征在干，其應(yīng)用的具體實(shí)現(xiàn)方式為采取多層結(jié)構(gòu)在發(fā)光層材料和陰極金屬之間插入ー薄層含有所述電解質(zhì)材料的聚合高分子電解質(zhì)薄膜。
7.權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)所述電解質(zhì)材料作為有機(jī)太陽(yáng)能電池的陰極界面材料的應(yīng)ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7任意一項(xiàng)所述電解質(zhì)材料作為有機(jī)太陽(yáng)能電池的陰極界面材料的應(yīng)用，其特征在干，其應(yīng)用的具體實(shí)現(xiàn)方式為采取多層結(jié)構(gòu)在活性層材料和陰極金屬之間插入ー薄層含有所述電解質(zhì)材料的聚合高分子電解質(zhì)薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種醚鏈取代共軛聚陽(yáng)離子電解質(zhì)材料及應(yīng)用，該材料分子含有多個(gè)共軛具有半導(dǎo)體性質(zhì)的芳香環(huán)作為主體結(jié)構(gòu)，芳香環(huán)側(cè)鏈鍵聯(lián)烷基或烷氧基(或醋酸鹽、磷酸鹽)金屬陽(yáng)離子。本發(fā)明材料具有非常好的電子注入或傳輸能力，具有特殊溶解性，在不影響其電子傳輸性能的前提下避免界面混溶，可作為有機(jī)電致發(fā)光器件的電子傳輸或注入層的應(yīng)用和作為有機(jī)太陽(yáng)能電池的陰極界面材料的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07C309/11GK102585171SQ20111045812
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者史婷, 屠國(guó)力, 朱小光, 謝燕華 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)