[發(fā)明專利]含苯并雙噻二唑的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì)及其制備與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011395273.2
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112646129B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃飛;唐浩然;劉子賢;湯以勖;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H10K30/00;H10K85/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發(fā)明屬于有機(jī)光電材料的技術(shù)領(lǐng)域，公開了含苯并雙噻二唑的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì)及其制備與應(yīng)用。含苯并雙噻二唑的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì)，其結(jié)構(gòu)為式I，A或B為帶有水醇溶性的強(qiáng)極性基團(tuán)的側(cè)鏈，且A和B中至少有一個為帶有水醇溶性的強(qiáng)極性基團(tuán)的側(cè)鏈；0＜x≤0.5且不為0，n為1?2000的正整數(shù)。本發(fā)明還公開了共軛聚電解質(zhì)的制備方法。本發(fā)明的共軛聚電解質(zhì)具有空氣穩(wěn)定的n型導(dǎo)電率，并且在可見光區(qū)域具有極弱的吸收，應(yīng)用于有機(jī)太陽電池器件時不會影響活性層的光吸收；同時本發(fā)明的共軛聚電解質(zhì)具有水/醇溶性，可溶液加工。本發(fā)明的方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的共軛聚電解質(zhì)用于制備光電器件，用作電子傳輸層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)光電材料的技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種含苯并[1,2-c:4,5-c']雙([1,2,5]噻二唑)的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用。所述共軛聚電解質(zhì)作為電子傳輸層用于有機(jī)光電器件。

背景技術(shù)

光電材料與器件所運(yùn)用半導(dǎo)體材料不僅具備金屬或半導(dǎo)體的電子特性，更具備低成本、質(zhì)量輕、可低溫加工、易于實(shí)現(xiàn)大面積制備等特點(diǎn)，滿足工業(yè)化大生產(chǎn)和大面積推廣的要求，具有廣大的商業(yè)前景。自從1987年美國鄧青云研究組[Organicelectroluminescent?diodes.Applied?Physics?Letters,1987,51,913.]提出有機(jī)小分子薄膜電致發(fā)光器件以來，有機(jī)顯示技術(shù)得到飛速發(fā)展。與此同時有機(jī)太陽電池、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)生物化學(xué)傳感器等有機(jī)光電領(lǐng)域也得到蓬勃發(fā)展。目前，新能源技術(shù)作為前沿科學(xué)的熱門研究領(lǐng)域之一，引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。太陽能作為新能源中極為重要的一部分，具備清潔、可再生、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。并且有機(jī)太陽電池效率已突破18％，市場潛力巨大。

目前高效半導(dǎo)體器件一般需要采用多層器件結(jié)構(gòu)，為了使電子和空穴能分別高效地被抽取到陰極和陽極，常常會在活性層之外添加空穴傳輸層和電子傳輸層。專利CN1731901A、CN1555103A以及文獻(xiàn)(Novel?Electroluminescent?ConjugatedPolyelectrolytes?Based?on?Polyfluorene.Chem.Mater.,2004,16,708-716.)等報(bào)道了基于聚芴為主鏈，含有極性側(cè)鏈的共軛聚電解質(zhì)PFN作為電子傳輸層，可以顯著改善有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)光效率。但受限于其導(dǎo)電率較低，在有機(jī)太陽電池器件中僅可正常工作在較低的厚度下(＜10nm)。之后，文獻(xiàn)(n-Type?Water/Alcohol-Soluble?NaphthaleneDiimide-Based?Conjugated?Polymers?for?High-Performance?Polymer?SolarCells.J.Am.Chem.Soc.2016,138,6,2004–2013)以及專利CN104725613B報(bào)道了利用缺電性的萘二酰亞胺單元構(gòu)筑水/醇溶共軛聚合物PF3NThNDI-Br，其具備較高的電子遷移率，可以顯著提高有機(jī)太陽電池的短路電流(J_SC),開路電壓(V_OC)和填充因子(FF)，同時可以滿足厚膜器件的加工要求。

目前大多數(shù)n型水/醇溶共軛聚合物主要通過引入吸電性單元(如萘二酰亞胺、苝酰亞胺等)以提高材料的電子親和能以及電子遷移率，其合成路線相對較長，成本昂貴。同時吸電性單元的引入會引起主鏈內(nèi)的強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步增強(qiáng)聚合物在可見光區(qū)域的吸收，影響有機(jī)太陽電池器件中活性層對太陽光的利用。因此，開發(fā)低成本、高電導(dǎo)率、在可見光弱吸收的n型水/醇溶性聚電解質(zhì)對于n型共軛聚合物的發(fā)展以及半導(dǎo)體器件性能的提高具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種含苯并雙噻二唑的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì)(即含苯并[1,2-c:4,5-c']雙([1,2,5]噻二唑)的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì))及其制備方法。本發(fā)明通過對PFN以及PFN-Br進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)構(gòu)中引入苯并[1,2-c:4,5-c']雙([1,2,5]噻二唑)單元，可形成良好的主鏈共振結(jié)構(gòu)，從而制備具有低成本、弱吸收和高電子傳輸能力的n型水/醇溶共軛聚電解質(zhì)。