[發(fā)明專利]可溶性聚噻吩衍生物及其于光電組件的應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200910001233.2 | 申請日： | 2009-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN101492529B | 公開（公告）日： | 2022-10-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 詹淑華;趙登志;柯寶燦;陳志平;林晉聲;陳誼苓;余昭穎 | 申請（專利權(quán)）人： | 財團法人工業(yè)技術(shù)研究院 |
| 主分類號： | C08G61/12 | 分類號： | C08G61/12;H01L51/05;H01L51/42;H01L51/50 |
| 代理公司： | 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006 | 代理人： | 陳紅;徐金國 |
| 地址： | 中國臺*** | 國省代碼： | 臺灣;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 可溶性 噻吩 衍生物 及其 光電 組件 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供一具備共平面基團的可溶性聚噻吩衍生物，此噻吩?對苯撐基?噻吩為主的共平面基團可增加分子內(nèi)共軛程度以及幫助分子間的π?π作用力，進而提升材料的載子遷移率。本發(fā)明還涉及此可溶性聚噻吩衍生物于有機薄膜晶體管、有機發(fā)光二極管及有機太陽能電池等光電組件上的應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及一種具備共平面基團的可溶性聚噻吩衍生物，以及該可溶性噻吩衍生物于光電組件的應(yīng)用。
背景技術(shù)
近年來，高分子半導(dǎo)體材料(polymeric semiconductor material)因具有半導(dǎo)體與光電特性，可應(yīng)用于許多光電組件上，如有機薄膜晶體管(organic thin-filmtransistor，OTFT)、有機太陽能電池(organic solar cell)、有機發(fā)光二極管(organiclight emitting diode，OLED)與光傳感器上。再加上材料本身具有高分子的特性，可通過溶液涂布技術(shù)制成光電組件的主動層薄膜，形成質(zhì)輕、價格便宜、制備工藝方便以及大面積化的可撓式光電組件。
目前高分子半導(dǎo)體材料發(fā)展的主流以共軛高分子(conjugated polymer)為主，即主鏈以共軛型態(tài)相連，支鏈則以增加溶解度為主要功能。然而，共軛高分子應(yīng)用于光電組件上的主要缺點為載子遷移率(carrier mobility)相當?shù)停跃窒蘖私M件的使用。因此有許多研究團隊相繼投入共軛高分子材料的合成，研發(fā)具有更高載子遷移率的材料，進一步提升光電組件的效能。
在有機薄膜晶體管的應(yīng)用上，最早的主動層材料為聚噻吩(polythiophene)，其載子遷移率只有10-5cm2/Vs，之后有研究學者相繼合成出聚(3-己烷基噻吩)(poly(3-hexylthiophene)，P3HT)、聚(9，9-二辛基芴基-雙噻吩)(Poly(9，9-dioctylfluoreneco-bithiophene，F(xiàn)8T2)、五環(huán)素(pentance)等材料，其載子遷移率可以提升至10-2～10-3cm2/Vs。
在有機太陽能電池的應(yīng)用上，其主動層材料也必需是高遷移率的電子與空穴傳輸材料，否則因為光激或電激生成的電荷會經(jīng)由復(fù)合而消散，而降低有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率(power conversion efficiency)。于1979年，有研究結(jié)合一電子予體(donor)與電子受體(acceptor)材料，提出異質(zhì)接面的技術(shù)，使得有機太陽能電池有突破性的發(fā)展，當時光電轉(zhuǎn)化效率約為1％，后來還發(fā)展 各種高分子當電子予體材料，結(jié)合碳60當電子受體材料，例如：聚2-甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)-1，4-苯撐基乙烯)(poly[2-methoxy-5-(2’-ethylhexyloxy)-1，4-phenylenevinylene]，MEH-PPV)摻混碳60；聚(3-己烷基噻吩)(P3HT)摻混苯基-碳61-丁酸甲酯(PCBM)，其光電轉(zhuǎn)換效率提升至3.5％。2006年D.Muhlbacher團隊合成出低能階共軛高分子環(huán)戊二噻吩衍生物(poly[2，6]-(4，4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopental[2，1-b；3，4-b’]dithiophene)-alt-4，7-(2，1，3-benzothiadiazole，PCPDTBT)，其摻混PC71BM的光電轉(zhuǎn)換效率可達3.2％。(詳細文獻請參見D.Muhlbacher，M.Scharber，M.Morana，Z.Zhu，D.Waller，R.Gaudiana，C.Brabec，“High photovoltaicperformance of a low-bandgap polymer”，Adv.Mater，18，pp.2884-2889(2006).)
上述提及的聚(3-己烷基噻吩)(P3HT)、聚(9，9-二辛基芴基-雙噻吩)(F8T2)及環(huán)戊二噻吩衍生物(PCPDTBT)的高分子是由噻吩衍生物聚合而成，其主鏈都以噻吩類共軛環(huán)狀分子為主，故在高分子長鏈分子互相吸引下，幫助分子間的π-π作用力，進而提升材料的載子遷移率。
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