[发明专利]含极性取代基团S,S-二氧-二苯并噻吩单体及其水/醇溶性聚合物与应用

说明书

技术领域

本发明涉及基于含极性基团S,S-二氧-二苯并噻吩单元的聚合物；本发明还涉及基于含极性基团S,S-二氧-二苯并噻吩单元的聚合物作为水/醇溶性的阴极界面修饰层在发光二极管以及光伏电池器件中的应用。

背景技术

对于有机电致发光器件（Organic Light-emitting diodes，OLEDs），为达到更好的器件效果，多采用多层薄膜堆积的结构，在阳极和发光层之间加入一层空穴传输层，在阴极和发光层之间加上一层电子传输层，例如一些醇/水溶性的以聚芴为主链的聚电解质及其中性的前躯体，能有效地改善从高功函数的金属（如Al，Ag，Au）到活性层的电子注入，并且可以用溶液法来制备多层的PLED器件，性能达到甚至超过传统的以Ba/Al，LiF/Al等金属为阴极的器件。此外，研究发现采用共轭聚电解质对本体异质结太阳电池的阴极进行修饰，同样可以达到提高器件性能的效果。这类极性的聚合物以及聚电解质所起到的作用包括：能够防止蒸镀的金属阴极对活性层的污染；优化活性层与金属电极的接触，提高器件的并联电阻减小串联电阻；有效的提高器件的内建电势等等。

“先进功能材料”（Adv.Funct.Mater.）19（2009）2457报道了一系列中性的侧链胺基上带有羟基的均聚和共聚芴作为醇/水溶性的电子注入材料，胺基上羟基的存在可以进一步增加聚合物在极性溶剂中的溶解性。利用聚合物醇/水溶液旋涂的电子注入层可以制备高效率的绿光、蓝光和白光PLED器件，为了从化学结构的角度探讨材料结构与性能之间的关系，作者通过在聚芴的主链上分别引入富电子的共聚单元、缺电子的共聚单元和非共轭的共聚单元比较了不同主链结构的聚合物的电子注入性能，发现具有富电子主链的聚合物才能表现出良好的电子注入性能，而主链的共轭程度对材料电子注入性能的影响不大。

“大分子”(Macromolecules)44(2011)4204报道了侧链含有二乙醇胺（PCP-NOH）和含磷酸酯（PCP-EP）的聚[(2,7-咔唑)-交替-1,4-(2,5-烷氧基苯)]的衍生物，所得到的共轭聚合物可以作为有效的电子注入层用于高功函数金属铝作为阴极的发光二极管。当采用PFO-DBT15作为发光层时，采用PCP-NOH和PCP-EP作为电子注入层的器件流明效率达到1.01和0.88cd/A，超过了Ba/Al器件0.58cd/A的水平。此外，“聚合物科学杂志”(J.Polym.Sci)49(2011)1263报道了一系列聚[2,7-咔唑]侧链含有中性胺基，二乙醇胺基和磷酸酯基，以及其离子化之后的聚电解质衍生物，发现这类聚[2,7-咔唑]类衍生可以作为有效的阴极界面层应用于有机太阳电池。当采用PFO-DBT35:PC₆₁BM作为光活性层时，制备的聚合物太阳电池的开路电压和短路电流同时得到了提高，使得其功率转化效率比采用铝作为阴极时提高20%以上。

“材料化学杂志”(J.Mater.Chem.)22(2012)4329报道了侧链含有磷酸酯基团的三苯胺均聚物（PTPA-EP和PTPA-PO₃Na₂），所得到的水/醇溶性共轭聚合物可以作为界面层用于反向聚合物太阳电池。其中，PTPA-EP可以将ITO的最低未占有分子轨道能级（LUMO）提高到-4.3eV，非常接近于PC₇₁BM的LUMO能级，从而更加有利于电子收集，采用PCDTBT:PC₇₁BM作为活性层的反向聚合物太阳电池效率最高可达到5.27%，表明其用于阴极界面层的巨大潜力。