[发明专利]一种用于PEDOT:PSS改性的有机离子盐添加剂及其应用

说明书

本发明公开了一种用于PEDOT:PSS改性的有机离子盐添加剂及其应用。该添加剂应用在PEDOT:PSS中添加所述添加剂，可以实现PEDOT:PSS薄膜在功函、电导率以及表面能的范围改变。所述PEDOT:PSS薄膜修饰的ITO功函为4.8 eV~5.3 eV，电导率为0.01S/cm~1200S/cm。其表面可实现从疏水到亲水的可控调节。本发明还公开了所改性的PEDOT:PSS薄膜在有机光伏器件作为空穴传输层的应用。本发明所改性的PEDOT:PSS在有机光电器件中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一类用于PEDOT:PSS改性的有机离子盐添加剂及改性的PEDOT:PSS在光电器件中作为空穴传输层中的应用。

背景技术

有机光电材料与器件所运用的聚合物半导体材料不仅具备金属或半导体的电子特性，更具备低成本、质量轻、可低温加工、易于实现大面积制备等特点，满足工业化大生产和大面积推广的要求，具有广大的商业前景。目前，有机显示、有机太阳电池、有机场效应晶体管、有机生物化学传感器等有机光电领域得到蓬勃发展。太阳能作为新能源中极为重要的一部分，具备清洁、可再生、覆盖范围广等特点。并且新型的有机太阳电池效率已突破16％，市场潜力巨大。

尽管有机太阳电池器件的性能在很大程度上取决于活性层材料，但界面工程对于改善活性层之间的电荷分离，加速电极界面处的电荷收集具有重要意义。在空穴传输材料中，聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是应用最广泛的聚合物，其具有在可见光区的透明度高，机械稳定性好，低温溶液处理等优势。PEDOT:PSS不仅可以增加ITO电极的工作功能，保证电极与供体之间的能量匹配，而且可以使ITO电极表面光滑，形成更好的活性层膜。

然而，在目前得到大规模商业化的PEDOT:PSS中，从其水溶液直接制备的PEDOT:PSS薄膜的导电率通常较低，这在一定程度上限制了电极和有机活性层之间界面的电荷收集。同时PEDOT:PSS对ITO功函的修饰性能较单一，限制PEDOT:PSS进一步广泛的应用。

目前，已经有多种用于PEDOT:PSS改性的方法，如在提升电导率方面，通常使用添加剂的策略，如在PEDOT:PSS溶液中加入一定量的DMSO或者CuBr等掺杂剂[Displays,34(5),423-436]；在改变功函方面，通常需要在合成PEDOT:PSS时引入含氟侧链[ACSAppl.Mater.Interfaces 2018,10,18964-18973]。然而这些方法抑或是操作繁琐，亦或是很难同时实现PEDOT:PSS电导率和功函数的大范围改变。很难满足众多有机电子器件的不同需求。

开发新型简单可控的PEDOT:PSS改性手段对于其广泛使用以及有机电子器件性能的进一步提高具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，对PEDOT:PSS功函以及表面电导率实现简单而可控的范围调节，本发明提供了一种用于PEDOT:PSS改性的有机离子盐添加剂及其应用。

本发明的技术方案如下：

一种用于PEDOT:PSS改性的有机离子盐添加剂，其具有如下结构：

其中X为无机或有机阴离子，包括但不仅限于以下结构

一种用于PEDOT:PSS改性的有机离子盐添加剂的应用。将以上材料作为商业化的PEDOT:PSS添加剂，在不同浓度或不同对阴离子的条件下，改性后的PEDOT:PSS薄膜功函可以在4.8eV～5.3eV内改变，表面电导率可以在0.01S/cm～1200S/cm改变。

按照本发明的另一个方面，提供了利用该添加剂改变PEDOT:PSS薄膜性质的操作方法，包括以下步骤：