[发明专利]醚链取代共轭聚阳离子电解质材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于光电材料应用科技领域，具体涉及一类以磺酸盐(或醋酸盐、磷酸盐)金属阳离子和烷基(或醚链)为侧链的共轭聚电解质材料及其在有机电致发光器件(OLED)和有机太阳能电池(OPV)中的应用。

背景技术

有机聚合物作为一种优良的电致发光材料，由于其具有质轻、柔性及很好的成膜性，同时能够在制作有机电致发光器件和有机太阳能电池时采用旋涂、喷墨打印等技术，可实现大面积制备，并且相对于小分子的蒸镀技术，能够极大地降低制作成本。因而有机聚合物已经波广泛地应用在柔性平板显示器、照明、聚合物发光器件和聚合物太阳能电池等方面。

1963年，M.Pope等人在蒽晶体上外加超过100V电压，首次观察到了有机电致发光现象(J.Chem.Phys.，1963，38，2024)，但是过高的驱动电压及较低的发光效率和寿命远不及无机电致发光器件，当时并未引起人们的重视。1987年，邓青云(C.W.Tang)博士首次提出了用真空蒸镀法制备双层薄膜的OLED器件(Appl.Phys.Lett.，1987，52，913)，其在小于10V的电压下外部量子效率达到了1％；1990年R.H.Friend等人首次报道了聚合物发光二极管(Nature，1990，347，539)，自此有机电致发光研究进入了一个全新的阶段。

1986年柯达(EastmanKodak)公司的邓青云提出了采用具有共轭体系的有机半导体材料制作有机太阳能电池器件并首次使用给体和受体的双层器件。当时，Tang通过真空蒸镀酞菁铜(CuPc)和苝酰亚胺(perylene tetracarboxylic)在ITO透明电极和A1阴极之间形成了p型和n型有机半导体材料的双层结构。器件在AM2的光源照射下得到的能量转化效率约为1％(Appl.Phys.Lett.1986，48，183)。1995年俞刚等提出了体相异质结型有机太阳能电池的概念。他们将MEH-PPV与PCBM按一定比例共混，通过旋涂法制备了结构为ITO/MEH-PPV:C₆₀/Ca的光学器件，在强度为20mW/cm²，波长为430nm的单色光照射下，器件的开路电压(V oc)为1.6V，短路电流(Isc)为2mA/cm²，电荷收集率为29％，PCE达到2.9％(Science，1995，270(15)：1789)。从此有机太阳能电池的研发得到了快速迅猛的发展。

为了使空穴更好地注入到发光层材料的HOMO轨道或在活性层材料中产生的空穴更好地从该层分离出来，阳极材料的功函应当尽量与发光层材料或活性层材料的HOMO相匹配，现在通用的阳极材料是一层透明的氧化铟锡(ITO)，它的功函数约为4.8电子伏特。然而许多发光层材料或活性层材料HOMO能级在5.2-5.8电子伏特或以上，很明显ITO的功函数与它们不匹配。一种解决办法是在它们之间加入一层空穴传输层材料，而现在在聚合物光电器件中使用地比较多也较成功的是PEDOT[EP0686662]材料。

有机材料的电子迁移率通常远不及其空穴迁移率高，而电子、空穴的注入(取出)和传输平衡是获得高效率的有机电致发光器件(OLED)和有机电太阳能电池(OPV)的首要因素。通常使用较高功函(4.2ev)的金属Al作为阴极，与许多发光层或活性层材料的LOMO能级(2.7-3.4ev)存在较大的势垒，不利于电子的注入或取出。为了使电子更好地注入到发光层材料的LUMO轨道或在活性层材料中产生的电子更好地从该层分离出来，阴极材料的功函应当尽量与发光层材料或活性层材料的LUMO相匹配。为了实现这一目的，通常在发光层或活性层与阴极之间添加一层电子传输层，进行阴极界面修饰，改善电子的注入或取出，提高载流子平衡，实现高效率有机电致发光器件(OLED)和有机电太阳能电池(OPV)。

通常使用较低功函的Ca(2.9ev)或者Ba(2.7ev)作为阴极界面修饰。但由于Ca、Ba是活性金属，对氧气和水汽都很敏感，一方面会影响器件的寿命，另一方面需要极其昂贵的封装，增加了器件的成本。因此，需要发掘其它的阴极界面修饰材料。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种同时含有磺酸盐(或醋酸盐、磷酸盐)金属阳离子和醚链为侧链的共轭聚电解质材料，其具有特殊溶解性，在不影响其电子传输性能的前提下避免界面混溶。

本发明还提供所述共轭聚电解质材料作为电子传输层或电子注入层在发光、光伏(光电转换、光敏感)器件中的应用。

醚链取代共轭聚阳离子电解质材料，其结构式如下：