KR101419452B1 - Alkyne bearing polymers in backbone as an charge transport layer for organic electronic devices - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주쇄에 삼중결합이 포함된 전도성 고분자를 제공하며 이러한 전도성 고분자를 전극위에 용액공정의 방법으로 도포한 후, 열처리 혹은 광조사에 의하여 경화를 시키는 방법에 의해 얻어진 전하 수송층은 높은 전하이동도를 가지며 이러한 전하 수송층을 가지는 유기전자 소자는 높은 효율을 가진다.The present invention provides a conductive polymer containing a triple bond in its main chain. The charge transport layer obtained by applying such a conductive polymer on the electrode by a solution process method and then curing it by heat treatment or light irradiation has a high charge mobility And the organic electronic device having such a charge transport layer has high efficiency.

Description

전하 수송층으로 주쇄에 삼중결합고분자를 포함하는 유기 전자 소자{Alkyne bearing polymers in backbone as an charge transport layer for organic electronic devices}[0001] The present invention relates to an organic electronic device including a triple bond polymer in a main chain and a charge transport layer,

본 발명은 삼중결합이 주쇄에 포함된 전도성 고분자와 이러한 전도성 고분자를 열 또는 광경화하여 전하 수송층에 사용하여 제조되는 유기 전자 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a conductive polymer in which a triple bond is contained in a main chain and an organic electronic device manufactured by using such a conductive polymer as a charge transport layer by heat or photopolymerization.

유기박막 태양전지(OPV)와 유기발광소자(OLED)에서 보듯이 유기전자소자는 일반적으로 두 개의 전극 사이에 활성유기층을 삽입하여 소자를 구성한다. 이러한 활성유기층에 사용되는 전도성 물질의 일례로는 한국공개특허 제 2011-0062295에 개시되어 있다.As seen from the organic thin film solar cell (OPV) and the organic light emitting device (OLED), the organic electronic device generally constitutes a device by inserting an active organic layer between two electrodes. An example of a conductive material used for such an active organic layer is disclosed in Korean Patent Publication No. 2011-0062295.

상기 두 개의 전극은 일반적으로 한쪽은 투명전도막(TCO, Transparent Conducting Oxide)이고, 다른 한쪽은 금속전극이다. 또한 일반적으로 투명전도막이 도입된 기판 위에 활성유기물을 도입하게 되는데, 이때 극성이 큰 투명전도막 위에 비극성인 활성유기물을 도입하면 계면 접촉이 좋지 않게 된다. In general, one of the two electrodes is a transparent conducting oxide (TCO) and the other is a metal electrode. In addition, in general, the active organic material is introduced onto the substrate having the transparent conductive film introduced therein. However, when the non-polar active organic material is introduced onto the transparent conductive film having a high polarity,

일반적으로 투명전극으로 유리기판위에 올린 산화인듐(ITO)을 양극(anode)으로 사용할 경우, 정공전달층으로의 층간소재 혹은 버퍼층으로 PEDOT:PSS, WO3, MO3, NiO, V2O5 등을 사용하고 있으며, 인버트구조로 소자를 구성할 경우에는 TiO2, ZnO, CsCO3 등으로 구성된 전자전달층을 사용한다. 그러나 PEDOT:PSS를 층간소재로 사용할 경우 PEDOT:PSS의 강한 산성으로 인하여 산화인듐이 부식되어 활성유기물의 장기 안정성을 저해하게 된다. In general, when indium oxide (ITO) deposited on a glass substrate as a transparent electrode is used as an anode, PEDOT: PSS, WO 3 , MO 3 , NiO, V 2 O 5 And an electron transport layer composed of TiO 2 , ZnO, CsCO 3 or the like is used when the device is composed of an invert structure. However, when PEDOT: PSS is used as an interlayer material, indium oxide is corroded due to strong acidity of PEDOT: PSS, which inhibits the long-term stability of the active organic material.

또한 무기산화물 소재들은 계면 극성이 유기물 광활성층 소재와 차이가 많이 나기 때문에 무기산화물 층과 유기물 광활성층 사이의 접촉이 좋지 않다는 단점이 있다.Inorganic oxide materials also have a disadvantage in that the contact between the inorganic oxide layer and the organic photoactive layer is poor because the interface polarity is different from that of the organic photoactive layer material.

층간소재로 유기물을 사용하는 경우도 발표되고 있는데, Marks 그룹에서는 트리클로로실란(-SiCl3)이 있는 단분자물질을 합성한 후 산화인듐 표면에서 가수분해 및 축합에 의한 유기층을 생성시켜 전공전달층으로 사용하였다 (H. Yan et.al., J. Am. Chem. Soc. 127(9), 3172, 2005; A. W. Hains et.al., Appl. Mater. & Interfaces., 2(1), 175, 2010). 이 경우 층간소재의 두께가 두꺼워지면 전도성이 떨어지는 단점이 있다. In the Marks group, a monomolecular material with trichlorosilane (-SiCl 3 ) was synthesized, and an organic layer was formed by hydrolysis and condensation on the surface of indium oxide, (1), 175 (9), 3172, 2005. AW Hains et al., Appl. Mater. & Interfaces. , 2010). In this case, when the thickness of the interlayer material becomes thick, the conductivity is deteriorated.

Nuyken 그룹은 곁가지에 광가교가 가능한 옥세탄(oxetane) 그룹을 도입한 고분자를 합성하고, 광개시제의 존재하에 UV를 쬐여줌으로서 가교화 시켜 유기발광소자의 정공전달층으로 사용하였다 (E. Bacher et.al., Macromolecules, 38(5), 1640, 2005). 이 경우는 옥세탄 그룹 자체의 전도성이 없는 곁가지를 형성함으로 가교 후 박막의 전도성에 부정적인 영향을 미친다. The Nuyken group synthesized an oxetane group-introduced polymer capable of photo-crosslinking in a side branch, and crosslinked by irradiating with UV in the presence of a photoinitiator to use as a hole transport layer of an organic light emitting device (E. Bacher et .al., Macromolecules, 38 (5), 1640, 2005). In this case, the oxetane group itself has a non-conductive side branch, which has a negative influence on the conductivity of the thin film after crosslinking.

Heeger 그룹은 과불화사이클로부탄 (perfluorocyclobutane)을 주쇄에 포함하는 고분자의 열처리를 통하여 가교하는 방법으로 유기발광소자의 정공전달층을 도입하였다 (X. Gong et. al., Appl. Phys. Lett., 83(1), 2003). 이 경우는 주쇄에 포함된 과불화사이클로부탄이 고분자의 주쇄를 통한 전하의 이동을 방해하므로 전하의 이동을 원활히 하는 박막의 제조에는 적합하지 않다. Heeger group introduces a hole transport layer of organic light emitting device by cross-linking perfluorocyclobutane with heat treatment of polymer containing main chain (X. Gong et al., Appl. Phys. Lett., 83 (1), 2003). In this case, the perfluorinated cyclobutane contained in the main chain interferes with the charge transfer through the main chain of the polymer, and thus is not suitable for the production of a thin film which facilitates charge transfer.

따라서 전도성을 저하시키지 않으면서도 용액공정을 통한 소자제작이 용이한 전도성 고분자의 개발과 공정이 요구되어지고 있다.Therefore, the development and the process of the conductive polymer which is easy to manufacture the device through the solution process without deteriorating the conductivity are required.

한국공개특허 제 2011-0062295(공개일자 2011.06.10)Korean Patent Publication No. 2011-0062295 (published date 2011.06.10)

H. Yan et.al., J. Am. Chem. Soc. 127(9), 3172, 2005H. Yan et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (9), 3172, 2005 A. W. Hains et.al., Appl. Mater. & Interfaces., 2(1), 175, 2010A. W. Hains et al., Appl. Mater. & Interfaces., 2 (1), 175, 2010 E. Bacher et.al., Macromolecules, 38(5), 1640, 2005E. Bacher et al., Macromolecules, 38 (5), 1640, 2005 X. Gong et. al., Appl. Phys. Lett., 83(1), 2003X. Gong et. al., Appl. Phys. Lett., 83 (1), 2003

본 발명은 주쇄에 삼중결합을 포함하고 있어 가교 이후에도 높은 전하이동도를 유지할 수 있는 전도성 고분자와 주쇄에 삼중결합을 포함하는 전도성 고분자를 열 또는 광경화하여 제조된 경화된 전도성 고분자를 제공한다.The present invention provides a cured conductive polymer prepared by thermally or photocuring a conductive polymer containing a triple bond in its main chain and capable of maintaining high charge mobility even after crosslinking and a conductive polymer containing a triple bond in its main chain.

또한 본 발명은 상기 주쇄에 삼중결합을 포함하는 전도성 고분자 또는 상기 경화된 전도성 고분자를 포함하는 유기 광전자 소자용 재료를 제공한다.The present invention also provides a material for an organic optoelectronic device comprising a conductive polymer comprising a triple bond in the main chain or the cured conductive polymer.

또한 본 발명은 상기 전도성 고분자 또는 상기 경화된 전도성 고분자를 포함하는 전하 수송층과 이러한 전하 수송층을 포함하여 제조되는 유기전자 소자를 제공한다.The present invention also provides a charge transport layer comprising the conductive polymer or the cured conductive polymer and an organic electronic device comprising the charge transport layer.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 주쇄에 포함하는 전도성 고분자를 제공한다.The present invention provides a conductive polymer containing a structure represented by the following general formula (1) in its main chain.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112012077938900-pat00001
Figure 112012077938900-pat00001

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

X 및 Y는 서로 독립적으로 C3∼C20 아릴렌 또는 C3∼C20 헤테로아릴렌이며,X and Y are independently of each other C 3 -C 20 arylene or C 3 -C 20 heteroarylene,

상기 아릴렌 또는 헤테로아릴렌은 C1∼C20 알킬, C1∼C20 알콕시, C3∼C20 사이클로알킬, C1∼C20 헤테로사이클로알킬, CN, C(O)R, C(O)OR 로부터 선택되는 치환기로 치환될 수 있으며 상기 R은 C1∼C20 알킬, C1∼C20 헤테로사이클로알킬, C3∼C20아릴 또는 C3∼C20헤테로아릴이다.)Wherein said arylene or heteroarylene is optionally substituted with one or more substituents selected from the group consisting of C 1 -C 20 alkyl, C 1 -C 20 alkoxy, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 1 -C 20 heterocycloalkyl, CN, C (O) ) OR, wherein R is C 1 -C 20 alkyl, C 1 -C 20 heterocycloalkyl, C 3 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl.

상기 화학식 1에서, X 또는 Y는 서로 독립적으로 하기 화학식 2 내지 화학식 12로 표시되는 화합물에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In Formula (1), X or Y may be any one independently selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas (2) to (12).

[화학식 2](2)

Figure 112012077938900-pat00002
Figure 112012077938900-pat00002

[화학식 3](3)

Figure 112012077938900-pat00003
Figure 112012077938900-pat00003

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112012077938900-pat00004
Figure 112012077938900-pat00004

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112012077938900-pat00005
Figure 112012077938900-pat00005

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112012077938900-pat00006
Figure 112012077938900-pat00006

[화학식 7](7)

Figure 112012077938900-pat00007
Figure 112012077938900-pat00007

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112012077938900-pat00008
Figure 112012077938900-pat00008

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112012077938900-pat00009
Figure 112012077938900-pat00009

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure 112012077938900-pat00010
Figure 112012077938900-pat00010

[화학식 11](11)

Figure 112012077938900-pat00011
Figure 112012077938900-pat00011

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112012077938900-pat00012
Figure 112012077938900-pat00012

(상기 화학식 2 내지 12에서, (In the above formulas 2 to 12,

Z는 S 또는 Se이며;Z is S or Se;

X는 CR31R32, SiR33R34 또는 NR35이며, R31 내지 R35는 C1∼C20 알킬이며;X is CR 31 R 32 , SiR 33 R 34 or NR 35 , and R 31 to R 35 are C 1 -C 20 alkyl;

R1 내지 R18는 서로 독립적으로 C1∼C20 알킬, C3∼C20 헤테로사이클로알킬, C3∼C20아릴 또는 C3∼C20 헤테로아릴이며; R 1 to R 18 are independently of each other C 1 -C 20 alkyl, C 3 -C 20 heterocycloalkyl, C 3 -C 20 aryl or C 3 -C 20 Heteroaryl;

n1 ~ n11는 1 ~ 100의 정수이다.)and n 1 to n 11 are integers of 1 to 100.)

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1의 전도성 고분자는 바람직하게 하기 화학식 13 또는 14로 표시될 수 있다.The conductive polymer of formula (1) according to an embodiment of the present invention may be represented by the following formula (13) or (14).

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure 112012077938900-pat00013
Figure 112012077938900-pat00013

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Figure 112012077938900-pat00014
Figure 112012077938900-pat00014

[상기 화학식 13 또는 14에 있어서,[In the above chemical formula 13 or 14,

Z는 S 또는 Se이며;Z is S or Se;

X는 CR31R32, SiR33R34 또는 NR35이며, R31 내지 R35는 C1∼C20 알킬이며;X is CR 31 R 32 , SiR 33 R 34 or NR 35 , and R 31 to R 35 are C 1 -C 20 alkyl;

A 및 B는 서로 독립적으로 C3∼C20 아릴렌 또는 C3∼C20 헤테로아릴렌이며;A and B are independently of each other C 3 -C 20 arylene or C 3 -C 20 heteroarylene;

n21과 n22는 1 ~ 100의 정수이다.]n 21 and n 22 are integers of 1 to 100.]

본 발명에 따른 전도성 고분자를 경화하여 얻어진 가교화된 전도성 고분자를 함유하는 유기 광전자소자의 효율을 높이기위한 조합으로 바람직하게는 상기 화학식 13 및 14에 있어서 A 또는 B는 하기의 구조에서 선택될 수 있다.In order to increase the efficiency of the organic optoelectronic device containing the crosslinked conductive polymer obtained by curing the conductive polymer according to the present invention, A or B in the above formulas (13) and (14) may be selected from the following structures .

Figure 112012077938900-pat00015
Figure 112012077938900-pat00015

Figure 112012077938900-pat00016
Figure 112012077938900-pat00016

(상기 구조식에서,(In the above formula,

Z는 S 또는 Se이며;Z is S or Se;

R41 내지 R49는 C1∼C20 알킬이다.]R 41 to R 49 are C 1 to C 20 alkyl.

본 발명에 기재된 「알킬」, 「알콕시」 및 그 외 「알킬」부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함하고, 「시클로알킬」은 단일 고리계 뿐만 아니라 치환 또는 비치환된 (C7-C30)바이사이클로알킬과 같은 여러 고리계 탄화수소도 포함한다. 본 발명에 기재된 「아릴」은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐(indenyl), 플루오레닐을 들 수 있다.The term "alkyl", "alkoxy" and other "alkyl" moieties described in the present invention includes both linear and branched forms, and "cycloalkyl" includes not only a single ring system but also substituted or unsubstituted (C7- C30) bicycloalkyl. ≪ / RTI > &Quot; Aryl " in the present invention means an organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by one hydrogen elimination and is a single or fused ring containing 4 to 7, preferably 5 or 6 ring atoms, And includes a form in which a plurality of aryls are connected by a single bond. Specific examples thereof include phenyl, naphthyl, biphenyl, terphenyl, anthryl, indenyl, and fluorenyl.

본 발명에 기재된「헤테로아릴」은 방향족 고리 골격 원자로서 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 5 내지 6원 단환 헤테로아릴, 및 하나 이상의 벤젠 환과 축합된 다환식 헤테로아릴일 수 있으며, 부분적으로 포화될 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 헤테로아릴은 하나 이상의 헤테로아릴이 단일결합으로 연걸된 형태도 포함한다."Heteroaryl" in the present invention includes 1 to 4 heteroatoms selected from B, N, O, S, P (= O), Si and P as aromatic ring skeletal atoms and the remaining aromatic ring skeletal atoms are carbon Means a 5- to 6-membered monocyclic heteroaryl group and a polycyclic heteroaryl group condensed with one or more benzene rings, and may be partially saturated. The heteroaryl in the present invention also includes a form in which at least one heteroaryl is linked by a single bond.

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 전도성 고분자 또는 상기 전도성 고분자를 열 또는 광가교하여 가교화된 전도성 고분자(이하 가교화된 전도성 고분자라 함)를 포함하여 제조되는 유기 광전자소자용 재료를 제공한다.The present invention relates to an organic optoelectronic device material comprising a conductive polymer comprising the structure represented by Formula 1 or a conductive polymer crosslinked by thermal or photo-crosslinking of the conductive polymer (hereinafter referred to as a crosslinked conductive polymer) Lt; / RTI >

또한 본 발명은 상기 전도성 고분자 또는 가교화된 전도성 고분자를 포함하는 전하 수송층을 제공한다.The present invention also provides a charge transport layer comprising the conductive polymer or the crosslinked conductive polymer.

본 발명의 화학식 1의 전도성 고분자 또는 이를 가교화한 전도성 고분자는 기판위에 양극이 올라가는 일반적인 구조의 유기전자소자의 경우에는 정공전달의 특성을 지닌 소재로, 기판위에 음극이 올라가는 인버트 유기전자소자의 경우에는 전자전달의 특성을 지닌 소재로 선택적으로 사용될 수 있다. The conductive polymer of Formula 1 of the present invention or a crosslinked conductive polymer thereof is a material having a hole transporting property in the case of an organic electronic device having a general structure in which an anode rises on a substrate and an invert organic electronic device Can be selectively used as a material having characteristics of electron transfer.

즉, 본 발명의 전도성 고분자는 열 또는 광경화하여 기존의 PEDOT:PSS, WO3, MO3, NiO와 같은 정공전달층으로, 인버트구조의 전자전달층으로도 사용가능하다.That is, the conductive polymer of the present invention can be thermally or photo-cured and can be used as a conventional PEDOT: PSS, WO 3 , MO 3 , NiO It can be used as an electron transport layer of an invert structure as a hole transport layer.

본 발명의 전도성 고분자를 경화하여 가교화된 전도성 고분자를 포함하는 층을 전하 수송층이라 하며, 따라서 전하 수송층은 전공전달층, 전자전달층이 포함된다.The layer containing the crosslinked conductive polymer by curing the conductive polymer of the present invention is referred to as a charge transport layer, and therefore, the charge transport layer includes an electron transport layer and an electron transport layer.

상기 가교화된 전도성 고분자를 이용하여 제조되는 유기 광전자 소자용 재료는 먼저 상기 화학식 1의 전도성 고분자를 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 테트라하이드로퓨란, 헥산, 톨루엔, 자일렌 등의 고분자를 녹일 수 있는 유기용매 하나 또는 하나 이상의 혼합물로 이루어진 용매에 녹인 후 활성유기물이 도포되기 전의 유기 전자소자에 스핀코팅, 블레이딩, 스프레이, 잉크젯 등의 방법으로 도포하고 도포한 후 열처리 혹은 광조사에 의해 경화시켜 제조한다. 이러한 방법으로 제조된 유기 광전자 소자용 재료는 전하 수송층으로 도입될 수 있다.The material for an organic optoelectronic device fabricated using the crosslinked conductive polymer may be prepared by first dissolving the conductive polymer of Formula 1 in chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, chloroform, 1,2-dichloroethane, tetrahydrofuran, Spraying, ink jet, or the like on the organic electronic device before the active organic material is applied after dissolving in an organic solvent capable of dissolving the polymer such as toluene, xylene or the like, Followed by curing by heat treatment or light irradiation. The material for the organic optoelectronic device manufactured by this method can be introduced into the charge transport layer.

보다 구체적으로 주쇄에 삼중결합을 포함하는 상기 화학식 1의 전도성 고분자를 용이하게 녹일 수 있는 일종 이상의 유기용매에 녹인 삼중결합 전도성 고분자용액을 전극위에 도포하고 용매를 제거한 후, 300℃ 이하, 보다 바람직하게는 170 ~ 250℃에서의 열처리 혹은 140 nm ~ 350 nm에서 UV 광선에 의해 가교 시킬 수 있다. More specifically, a solution of a triple bond conductive polymer, which is dissolved in one or more kinds of organic solvents capable of easily dissolving the conductive polymer represented by the formula (1) containing a triple bond in its main chain, is applied on the electrode, the solvent is removed, Can be crosslinked by heat treatment at 170 to 250 ° C or by UV light at 140 nm to 350 nm.

300℃ 이상의 온도에서는 투명전극의 저항이 높아질 수 있으며, 또한 삼중결합 고분자가 탄화되어 특성이 변할 수 있기 때문이다. 140 nm 이하에서는 고분자가 변질될 수가 있으며, 350 nm 이상의 UV 광선에서는 광가교가 일어나지 않을 수 있기 때문이다. The resistance of the transparent electrode can be increased at a temperature of 300 DEG C or higher, and the characteristics of the triple bonded polymer may be changed due to carbonization. The polymer may be denatured at a wavelength of 140 nm or less, and light crosslinking may not occur at a wavelength of 350 nm or more.

가교는 특별히 한정이 있는 것은 아니나 공기 중에서 하는 방법과 불활성기체 속에서 하는 방법이 있다. 필요한 경우, 가교 후 미반응 부분은 용매에 씻어주는 방식으로 제거할 수 있다. The crosslinking is not particularly limited, but there is a method in air and a method in an inert gas. If necessary, the unreacted portion after crosslinking can be removed by washing in a solvent.

본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 주쇄에 포함하는 전도성 고분자는 주쇄에 삼중결합을 포함하고 있어 광가교시 도 2에서 보여주는 바와 같이 가교화된 고분자도 여전히 컨주게이트 (conjugate)되어 있으므로 전하의 이동이 보다 용이하면서도 가교화된 전도성 고분자는 불용성이므로 막손상 없이 그 위에 두 번째 막을 형성할 수 있다.The conductive polymer containing the structure represented by Formula 1 according to the present invention in its main chain contains a triple bond in its main chain. As shown in FIG. 2, when the crosslinked polymer is still conjugated, The crosslinked conductive polymer is insoluble, and thus a second film can be formed thereon without damaging the membrane.

본 발명에 따른 전도성 고분자가 열 또는 광가교된 전하 수송층 위에 유기발광소자의 유기발광층, 유기태양전지의 광전변환소재 등의 활성층을 도입한 후, 순차적으로 다음 층을 도입하는 방식으로 유기전자소자를 완성할 수 있다. An active layer such as an organic light emitting layer of an organic light emitting device or a photoelectric conversion material of an organic solar cell is introduced onto a charge transport layer in which a conductive polymer according to the present invention is thermally or photocrosslinked and then the next layer is sequentially introduced, Can be completed.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 가교화된 전도성 고분자를 전하 수송층에 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다. The present invention also provides an organic optoelectronic device including the crosslinked conductive polymer according to the present invention in a charge transport layer.

본 발명은 주쇄에 삼중결합을 포함하는 전도성고분자를 제공한다.The present invention provides a conductive polymer comprising a triple bond in the main chain.

본 발명에 따른 전도성 고분자를 용액공정으로 도포한 후 열처리 혹은 광조사를 통하여 도입한 전하수송층은 높은 전하이동도를 가지고 있을 뿐만 아니라 전도성고분자의 단량체의 종류를 바꿈으로서 일함수를 조절할 수 있어 높은 효율을 제공할 수 있는 정공 전달층 혹은 전자 전달층을 제공할 수 있다.The charge transport layer introduced by the heat treatment or light irradiation after the conductive polymer according to the present invention is applied by the solution process has not only high charge mobility but also the work function can be controlled by changing the kind of the monomer of the conductive polymer, A hole transporting layer or an electron transporting layer capable of providing a hole transporting layer.

또한 본 발명의 전도성 고분자의 삼중결합간의 반응을 통하여 경화된 박막은 유기용매에 불용성이므로, 그 위에 유기용매를 사용한 두 번째 박막을 도입할 때 아래 경화된 박막은 손상을 입지 않아 다른 층의 도입이 용이한 장점을 가지며, 투명전도막이 도입된 기판 또는 무기산화물층에 활성유기물을 도입할 때 유발되는 계면접촉이 좋지 않을 것을 방지할 수 있다.In addition, since the thin film cured through the reaction between the triple bonds of the conductive polymer of the present invention is insoluble in the organic solvent, when the second thin film using the organic solvent is introduced thereinto, the underlying cured film is not damaged, And it is possible to prevent the poor interface contact caused when the active organic material is introduced into the substrate or the inorganic oxide layer into which the transparent conductive film is introduced.

또한 본 발명에 따른 전도성 고분자를 가교시킨 가교화된 전도성 고분자를 전하 수송층에 도입한 유기 광기전력 장치(OPV) 및 유기발광다이오드(OLED) 등의 유기전자소자는 높은 효율을 구현할 수 있다.In addition, organic electronic devices such as an organic photovoltaic device (OPV) and an organic light emitting diode (OLED) in which a crosslinked conductive polymer crosslinked with the conductive polymer according to the present invention is introduced into a charge transport layer can realize high efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 전기 전도성 고분자의 경화과정 모식도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 전하 수송층의 가교시의 화학적 구조 변화를 보여주는 모식도이며,
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 고분자 1의 열경화 전후와 세척횟수에 따른 UV 스펙트럼이며,
도 4은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 고분자 3의 열경화 전후와 세척횟수에 따른 UV 스펙트럼이며,
도 5은 본 발명의 실시예 4에서 제조된 고분자 4의 열경화 전후와 세척횟수에 따른 UV 스펙트럼이며,
도 6은 본 발명의 실시예 5에서 제조된 고분자 5의 열경화 전후와 세척횟수에 따른 UV 스펙트럼이며,
도 7은 실시예 1에서 제조된 고분자 1를 실시예 7에 따라 UV 경화 전후와 세척후의 UV 스펙트럼이며,
도 8은 실시예 4에서 제조된 고분자 4를 실시예 7에 따라 UV 경화 전후와 세척후의 UV 스펙트럼이며,
도 9는 실시예 8과 비교예 1에서 제조된 유기태양전지 소자의 광전 특성을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram of a curing process of an electroconductive polymer produced according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic view showing a chemical structural change at the time of crosslinking of a charge transport layer fabricated according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a UV spectrum of the polymer 1 prepared in Example 1 of the present invention according to the number of cleaning cycles before and after thermal curing,
4 is a UV spectrum of the polymer 3 prepared in Example 3 of the present invention according to the number of cleaning cycles before and after thermal curing,
FIG. 5 is a UV spectrum of the polymer 4 prepared in Example 4 of the present invention according to the number of cleaning cycles before and after thermal curing,
FIG. 6 is a UV spectrum of polymer 5 prepared in Example 5 according to the number of washing cycles before and after thermal curing,
7 is a UV spectrum of the polymer 1 prepared in Example 1 before and after UV curing according to Example 7,
8 is a UV spectrum of the polymer 4 prepared in Example 4 before and after UV curing according to Example 7,
9 is a graph showing the photoelectric characteristics of the organic solar cell device manufactured in Example 8 and Comparative Example 1. FIG.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
The present invention is intended to more specifically illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

[실시예 1] 전도성 고분자 1의 합성 [Example 1] Synthesis of conductive polymer 1

Figure 112012077938900-pat00017
반응플라스크에 2,7-dibromo-9,9-didecyl-9H-fluorene(1.750 g, 2.895 mmol), 4,7-diethynyl-benzo[2,1,3]thiadiazole(533 mg, 2.895 mmol), Pd(PPh3)4(336 mg,10 mol%)와 CuI(111 mg, 20 mol%)을 넣은 후, Et3N(12 mL)와 THF(24 mL)를 상온에서 넣었다. 질소로 얼렸다 진공 후 녹이는 freeze-thow를 3회 반복하여 반응 용매 중에 산소를 제거한 후, 90도에서 2일 동안 교반하여 중합시킨다. 반응용액을 메탄올에 떨어뜨려 미정제된 검은색의 분말을 얻었다. 미정제된 고분자를 소량의 클로로폼에 다시 녹인 후 600 ml의 메탄올과 아세톤 혼합용매(4/1 부피비)에 침전시킨 후, 하루 동안 교반한 후 필터하였다. 위의 침전을 3회 반복하여 900 mg의 검은 빛이 도는 갈색 고체의 고분자 1을 얻었다.
Figure 112012077938900-pat00017
The reaction flask was charged with 2,7-dibromo-9,9-didecyl-9H-fluorene (1.750 g, 2.895 mmol), 4,7-diethynyl-benzo [2,1,3] thiadiazole (533 mg, 2.895 mmol) (PPh 3 ) 4 (336 mg, 10 mol%) and CuI (111 mg, 20 mol%) were added thereto. Et 3 N (12 mL) and THF (24 mL) were added at room temperature. Freeze-thaw after melting in nitrogen is dissolved in the reaction solvent by repeating freeze-thow three times, and polymerization is carried out by stirring at 90 degrees for 2 days. The reaction solution was dropped into methanol to obtain a crude black powder. The crude polymer was redissolved in a small amount of chloroform and then precipitated in 600 ml of a mixed solvent of methanol and acetone (4/1 by volume), stirred for one day, and filtered. The above precipitation was repeated three times to obtain 900 mg of a dark brown or solid polymer 1.

이하 모든 실시예에서 제조된 고분자의 분자량(Mw) 및 분포(PDI, Mw/Mn)는 Young-Lin M930 펌프를 사용한 겔 침투 크로마토그래프를 사용하여 다음과 같은 방법을 이용하여 측정하였다.The molecular weight (Mw) and distribution (PDI, Mw / Mn) of the polymer prepared in all the examples below were measured using a gel permeation chromatograph using a Young-Lin M930 pump using the following method.

분리 컬럼은 Varin사의 PLgel 5um Mixed-d 2개이며, 컬럼 사이즈는 모두 직경 7.5㎜, 길이 300㎜이며, 컬럼 온도는 35℃로 하고, 이동상에는 클로로폼을 사용하여 1.0ml/분으로 이동시키고, 시료 농도는 1㎎/1mL로 하고, 시료 주입량은 300마이크로리터로 하고, 검출기로서 시차굴절계를 이용했다. 표준 폴리스티렌은 Varian사의 것을 사용하였다.The separation column was two PLgel 5mM Mixed-d columns from Varin Corp. The column size was 7.5 mm in diameter and 300 mm in length, the column temperature was 35 ° C, the moving phase was moved at 1.0 ml / min using chloroform, The sample concentration was 1 mg / 1 mL, the sample injection amount was 300 microliters, and a differential refractometer was used as a detector. Standard polystyrene was made by Varian.

Mw=12,214, PDI=1.49. Mw = 12,214, PDI = 1.49.

[실시예 2] 전도성 고분자 2의 합성[Example 2] Synthesis of conductive polymer 2

Figure 112012077938900-pat00018
Figure 112012077938900-pat00018

반응플라스크에 4,4'-Bis(2-ethyl-hexyl)- 5,5'-dibromo-dithieno[3,2-b: 2',3'-d]silole(209 mg, 0.362 mmol), 4,7-diethynyl-benzo[2,1,3] thiadiazole (67 mg, 0.362 mmol), Pd(PPh3)4(9 mg, 2 mol%) 그리고 CuI(3 mg, 4 mol%)을 넣은 후, Et3N(1.5 mL)와 THF(3 mL)를 상온에서 넣었다. 질소로 얼렸다 진공 후 녹이는 freeze-thow를 3회 반복하여 반응 용매 중에 산소를 제거한 후, 90도에서 3일 동안 교반하여 중합시켰다. 반응용액을 메탄올에 떨어뜨려 미정제된 검은색의 분말을 얻었다. 미정제된 고분자를 속실렛을 이용하여 메탄올, 아세톤으로 씻어준 후, 클로로폼으로 추출한 후 메탄올에 재침전하여 120 mg의 고분자 2를 얻었다. Dibromo-dithieno [3,2-b: 2 ', 3'-d] silole (209 mg, 0.362 mmol), 4 after that, insert the 7-diethynyl-benzo [2,1,3] thiadiazole (67 mg, 0.362 mmol), Pd (PPh 3) 4 (9 mg, 2 mol%) and CuI (3 mg, 4 mol% ), Et 3 N (1.5 mL) and THF (3 mL) were added at room temperature. After freeze-thaw was dissolved in nitrogen, the freeze-thaw was repeated 3 times to remove oxygen in the reaction solvent, followed by polymerization at 90 ° C for 3 days with stirring. The reaction solution was dropped into methanol to obtain a crude black powder. The crude polymer was washed with methanol and acetone using Soxhlet, extracted with chloroform, and re-dissolved in methanol to obtain 120 mg of Polymer 2.

Mw=30,295, PDI=1.67.Mw = 30,295, PDI = 1.67.

[실시예 3] 전도성 고분자 3의 합성[Example 3] Synthesis of conductive polymer 3

Figure 112012077938900-pat00019
Figure 112012077938900-pat00019

반응플라스크에 4,7-bis(5-bromo-2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole(183 mg, 0.4 mmol), 2,7-ethynyl-9,9-didecyl-9H-fluorene(203 mg, 0.4 mmol), Pd(PPh3)4(46 mg, 10 mol%) 그리고 CuI(15 mg, 20 mol%)을 넣은 후, Et3N(1.7 mL)와 THF(3.4 mL)를 상온에서 넣었다. 질소로 얼렸다 진공 후 녹이는 freeze-thow를 3회 반복하여 반응 용매 중에 산소를 제거한 후, 90도에서 2일 동안 교반하여 중합시켰다. 반응용액을 메탄올에 떨어뜨려 미정제된 검은색의 분말을 얻었다. 미정제된 고분자를 소량의 클로로폼에 다시 녹인 후 200 ml의 메탄올과 아세톤 혼합용매(4/1 부피비)에 침전시킨 후, 하루 동안 교반한 후 필터 한다. 위의 침전을 3회 반복하여 150 mg의 검붉은 고체 고분자 3을 얻었다. The reaction flask was charged with 4,7-bis (5-bromo-2-thienyl) -2,1,3-benzothiadiazole (183 mg, 0.4 mmol), 2,7-ethynyl-9,9-didecyl-9H- Et 3 N (1.7 mL) and THF (3.4 mL) were added to the solution at room temperature after addition of Pd (PPh 3 ) 4 (46 mg, 10 mol%) and CuI . After freeze-thaw was dissolved in nitrogen, the freeze-thaw was repeated 3 times to remove oxygen in the reaction solvent, and polymerization was carried out by stirring at 90 ° C for 2 days. The reaction solution was dropped into methanol to obtain a crude black powder. The crude polymer is redissolved in a small amount of chloroform, and precipitated in 200 ml of a mixed solvent of methanol and acetone (4/1 by volume). After stirring for one day, the polymer is filtered. The above precipitation was repeated three times to obtain 150 mg of a red solid polymer 3.

Mw=86,704, PDI=2.24.Mw = 86,704, PDI = 2.24.

[실시예 4] 전도성 고분자 4의 합성[Example 4] Synthesis of conductive polymer 4

Figure 112012077938900-pat00020
Figure 112012077938900-pat00020

반응플라스크에 N-heptadecan-9'-yl- 2,7-dibromocarbazole (225 mg, 0.4 mmol), 2,7-ethynyl-9,9-didecyl-9H-fluorene (203 mg, 0.4 mmol), Pd(PPh3)4(46 mg, 10 mol%) 그리고 CuI(15 mg, 20 mol%)을 넣은 후, Et3N(1.7 mL)와 THF(3.4 mL)를 상온에서 넣었다. 질소로 얼렸다 진공 후 녹이는 freeze-thow를 3회 반복하여 반응 용매 중에 산소를 제거한 후, 90도에서 12시간 동안 교반하여 중합을 시켰다. 반응용액을 메탄올에 떨어뜨려 미정제된 오랜지색의 고분자를 얻었다. 미정제된 고분자를 소량의 클로로폼에 다시 녹인 후 200 ml의 메탄올과 아세톤 혼합용매(4/1 부피비)에 침전시킨 후, 하루 동안 교반한 후 필터하였다. 위의 침전을 3회 반복하여 검붉은 고체인 고분자 4, 300 mg을 얻었다.The reaction flask was charged with N-heptadecan-9'-yl-2,7-dibromocarbazole (225 mg, 0.4 mmol), 2,7-ethynyl-9,9-didecyl-9H- After adding PPh 3 ( 4 ) (46 mg, 10 mol%) and CuI (15 mg, 20 mol%), Et 3 N (1.7 mL) and THF (3.4 mL) were added at room temperature. After freeze-thaw was dissolved in nitrogen, the freeze-thaw was repeated 3 times to remove oxygen in the reaction solvent, and polymerization was carried out by stirring at 90 ° for 12 hours. The reaction solution was poured into methanol to obtain an untreated orange-colored polymer. The crude polymer was redissolved in a small amount of chloroform, and precipitated in 200 ml of a mixed solvent of methanol and acetone (4/1 by volume). After stirring for one day, the polymer was filtered. The above precipitation was repeated three times to obtain 4 mg (300 mg) of a dark red solid polymer.

Mw=14,019, PDI=2.58. Mw = 14,019, PDI = 2.58.

[실시예 5] 전도성 고분자 5의 합성[Example 5] Synthesis of conductive polymer 5

Figure 112012077938900-pat00021
Figure 112012077938900-pat00021

반응플라스크에 2,5-bis(5-bromo-3-hexylthiophen-2-yl)thiazolo [5,4-d]thiazole (253 mg, 0.4 mmol), 4,7-diethynyl-benzo[2,1,3] thiadiazole (74 mg, 0.4 mmol), Pd(PPh3)4(46 mg, 10 mol%) 그리고 CuI(15 mg, 20 mol%)을 넣은 후, Et3N(1.7 mL)와 THF(3.4 mL)를 상온에서 넣었다. 질소로 얼렸다 진공 후 녹이는 freeze-thow를 3회 반복하여 반응 용매 중에 산소를 제거한 후, 80도에서 48시간 동안 교반하여 중합을 시켰다. 반응용액을 메탄올에 떨어뜨려 미정제된 오랜지색의 고분자를 얻었다. 미정제된 고분자를 소량의 클로로폼에 다시 녹인 후 600 ml의 메탄올과 아세톤 혼합용매(4/1 부피비)에 침전시킨 후, 하루 동안 교반한 후 필터 하였다. 위의 침전을 3회 반복하여 70 mg의 검은 빛을 띄는 보라색 고체 고분자 5를 얻었다. 5-bromo-3-hexylthiophen-2-yl) thiazolo [5,4-d] thiazole (253 mg, 0.4 mmol), 4,7-diethynyl- (3 mL) was added with Et 3 N (1.7 mL) and THF (3.4 mg, 0.4 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (46 mg, 10 mol%) and CuI mL) was added at room temperature. After freeze-thaw was dissolved in nitrogen, the freeze-thaw was repeated 3 times to remove oxygen from the reaction solvent. The mixture was stirred at 80 ° C for 48 hours to polymerize. The reaction solution was poured into methanol to obtain an untreated orange-colored polymer. The crude polymer was redissolved in a small amount of chloroform and then precipitated in 600 ml of a mixed solvent of methanol and acetone (4/1 by volume), stirred for one day, and filtered. The above precipitation was repeated three times to obtain 70 mg of a purple solid polymer 5 having a blackish light.

Mw=3,514, PDI=1.07.
Mw = 3,514, PDI = 1.07.

[실시예 6] 고분자 박막 열경화[Example 6] Polymer thin film thermosetting

삼중결합을 포함하는 고분자 5 mg을 클로로폼 용매 1.0 ml에 녹인 후, 석영기판에 스핀코팅을 통하여 도포한다. 형성된 박막을 200도 열판에 올려 30분간 열처리한 이후 식힌 후, 클로로폼 용매에 넣어 석영기판에 접착이 잘 되지 않거나 경화가 되지 않은 부분을 씻는다. 스핀코팅 후, 200도 열처리 후, 클로로폼 세정의 각 단계에서 UV를 측정하여 고분자 박막의 잔존여부를 확인한다. 특히 클로로폼 세정을 3회 반복하며 고분자의 박리 여부를 확인한다. 5 mg of a polymer containing a triple bond is dissolved in 1.0 ml of a chloroform solvent, and then coated on a quartz substrate by spin coating. The formed thin film is heated on a 200 degree heat plate for 30 minutes and then cooled. Then, it is put into a chloroform solvent to wash the hardened or hardened portion of the quartz substrate. After spin coating, heat treatment at 200 ° C, UV is measured at each step of chloroform rinse to check whether the polymer thin film remains. Particularly, chloroform washing is repeated three times to confirm whether or not the polymer is peeled off.

실시예 1과 실시예 3 내지 실시예 5에서 합성한 삼중결합 포함된 고분자 1, 고분자 3 내지 고분자 5의 고분자 박막 경화 과제에서 얻은 UV 스펙트럼을 도 3 ~ 도 6에서 보여준다.3 to 6 show the UV spectra obtained from the polymer thin film curing task of polymer 1, polymer 3 to polymer 5 synthesized in Example 1 and Examples 3 to 5.

도 3 ~ 도 6의 UV 스펙트럼의 데이터는 실시예 1, 실시예 3, 실시예 5에서 합성한 고분자를 실시예 6의 방법에 석영기판에 도입한 후 200도 열판에서 30분 열처리한 것으로, 열처리 후 클로로폼에서 1차 세정을 한 이후에는 2차 내지 3차 세정을 진행하더라도 UV 스펙트럼이 일정하게 유지되는 것을 보여주어, 열경화와 1차 세정 이후에는 더 이상 경화된 박막이 유기용매에 녹아나지 않아 경화가 잘 진행되어진 것을 알 수 있다.
The UV spectrum data of FIGS. 3 to 6 show that the polymer synthesized in Example 1, Example 3 and Example 5 was introduced into a quartz substrate by the method of Example 6 and heat-treated for 30 minutes on a 200 degree heat plate. After the first cleaning with chloroform, the UV spectrum was maintained constant even after the second to third cleaning, and after the thermal curing and the first cleaning, the hardened thin film was not dissolved in the organic solvent It can be seen that the curing has proceeded well.

[실시예 7] 고분자 박막 UV 경화[Example 7] Polymer thin film UV curing

삼중결합을 포함하는 고분자, 5mg을 클로로폼 용매 1.0 ml에 녹인 후, 석영기판에 스핀코팅을 통하여 도포한다. 형성된 박막을 아르곤분위기 속에서 1 kw의 UV에 10분간 노출시킨 후, 클로로폼 용매에 넣어 석영기판에 접착이 잘 되지 않거나 경화가 되지 않은 부분을 씻는다. 스핀코팅 후, UV 경화 후, 클로로폼 세정 후의 각 단계에서 UV를 측정하여 고분자 박막의 잔존여부를 확인한다. 5 mg of the polymer containing the triple bond is dissolved in 1.0 ml of a chloroform solvent, and then applied to a quartz substrate through spin coating. The resulting thin film is exposed to 1 kW of UV for 10 minutes in an argon atmosphere, and then it is put in a chloroform solvent to wash off the hardened or hardened part of the quartz substrate. After spin coating, after UV curing, UV is measured at each step after washing with chloroform to confirm whether the polymer thin film remains or not.

실시예 1과 실시예 4에서 합성한 삼중결합 포함된 고분자 1와 고분자 4의 고분자 박막 UV 경화 과정에서 얻은 UV 스펙트럼을 도 7과 도 8에 나타내었다. 7 and 8 show the UV spectra obtained by the UV curing process of the polymer thin film of Polymer 1 and Polymer 4, which were synthesized in Example 1 and Example 4, respectively.

도 7과 도 8의 UV 스펙트럼의 데이터는 실시예 1, 실시예 4에서 합성한 고분자를 상기에 상술한 방법으로 석영기판에 도입한 후 UV 광에서 10분 처리한 것으로, UV 처리 후 클로로폼에서 1차 세정을 한 박막에서 고분자가 대부분 남아있어, 열경화를 처리한 경우와 마찬가지로 경화가 잘 진행되어진 것을 알 수 있다.
The UV spectrum data of FIGS. 7 and 8 show that the polymer synthesized in Example 1 and Example 4 was introduced into a quartz substrate by the method described above and then treated with UV light for 10 minutes. After UV treatment, It can be seen that most of the polymer remained in the thin film subjected to the first cleaning, and the curing progressed well as in the case of the heat curing treatment.

[비교예 1] 인버트 유기태양전지 소자제작[Comparative Example 1] Invert organic solar cell element fabrication

음극 투명전극인 ITO (Indium Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판을 세척용액이 포함된 탈이온수에 담궈, 초음파 세척기에 15분간 세척한다. 다음 탈이온수, 아세톤, IPA(isopropyl alcohol)로 각각 3번씩 세정한 뒤, 130 ℃ 오븐에서 5시간 건조 시킨다. 이렇게 세척된 ITO 유리 기판은 15분 동안 자외선/오존 처리를 한 뒤, 스핀코팅 공정을 통하여 ZnO를 30 nm 두께로 ITO 유리 기판 위에 코팅한다. 다음으로 유기 광활성층 (P3HT:PC61BM=1:1)을 스핀코팅 방법을 통하여 전자 전달층 위에 도포한다. 그 후 진공 챔버에서 정공전달층으로 MoO3(10nm)와 양극 전극 Ag (80 nm) 증착을 하고, 제작된 소자의 I-V 특성을 분석하여 광전변환효율을 측정하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
The glass substrate coated with ITO (Indium Tin Oxide), which is a negative electrode transparent electrode, is soaked in deionized water containing washing solution, and is then washed in an ultrasonic washing machine for 15 minutes. Next, it is washed three times with deionized water, acetone, and IPA (isopropyl alcohol), and then dried in an oven at 130 ° C for 5 hours. The thus cleaned ITO glass substrate is subjected to ultraviolet / ozone treatment for 15 minutes, and then ZnO is coated on the ITO glass substrate to a thickness of 30 nm through a spin coating process. Next, an organic photoactive layer (P3HT: PC 61 BM = 1: 1) is applied on the electron transporting layer through a spin coating method. Then, MoO 3 (10 nm) and an anode Ag (80 nm) were deposited as a hole transport layer in a vacuum chamber, and IV characteristics of the fabricated device were analyzed to measure the photoelectric conversion efficiency. The results are shown in Table 1 .

[실시예 8] 삼중결합 고분자 적용한 인버트 유기태양전지 소자제작[Example 8] Fabrication of Invert organic solar cell device using triple bonded polymer

음극 투명전극인 ITO (Indium Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판을 세척용액이 포함된 탈이온수에 담궈, 초음파 세척기에 15분간 세척한다. 다음 탈이온수, 아세톤, IPA로 각각 3번씩 세정한 뒤, 130 ℃ 오븐에서 5시간 건조 시킨다. 이렇게 세척된 ITO 유리 기판은 15분 동안 자외선/오존 처리를 한 뒤, 스핀코팅 공정을 통하여 ZnO를 30 nm 두께로 ITO 유리 기판 위에 코팅한다. 코팅 후 200 ℃ 60분 열처리 공정을 진행하고, 유기 전자전달층을 도포하기 위하여 아르곤으로 충진 된 글로브 박스로 소자를 옮긴다. 삼중결합이 포함된 고분자를 1mg/1mL 농도로 Chloroform 용액에 녹여 스핀코팅 방법을 통하여 ZnO 층 위에 도포한다. 그 후 200 oC에서 20분간 열처리를 진행하여 유기용매에 녹지 않게 경화시킨다. 다음으로 유기 광활성층 (P3HT:PC61BM=1:1)을 스핀코팅 방법을 통하여 전하 수송층 위에 도포한다. 그 후 진공 챔버에서 정공전달층으로 MoO3(10nm)와 양극 전극 Ag (80 nm) 증착을 하고, 제작된 소자의 I-V 특성을 분석하여 광전변환효율을 측정하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The glass substrate coated with ITO (Indium Tin Oxide), which is a negative electrode transparent electrode, is soaked in deionized water containing washing solution, and is then washed in an ultrasonic washing machine for 15 minutes. Next, the substrate is washed with deionized water, acetone, and IPA three times, and then dried in an oven at 130 ° C for 5 hours. The thus cleaned ITO glass substrate is subjected to ultraviolet / ozone treatment for 15 minutes, and then ZnO is coated on the ITO glass substrate to a thickness of 30 nm through a spin coating process. After the coating, the heat treatment process is performed at 200 DEG C for 60 minutes, and the device is transferred to a glove box filled with argon to apply the organic electron transport layer. The polymer containing triple bonds is dissolved in chloroform at a concentration of 1 mg / 1 mL and applied on the ZnO layer by spin coating. Then, heat treatment is performed at 200 ° C for 20 minutes to cure the organic solvent. Next, an organic photoactive layer (P3HT: PC 61 BM = 1: 1) is applied on the charge transport layer through a spin coating method. Then, MoO 3 (10 nm) and an anode Ag (80 nm) were deposited as a hole transport layer in a vacuum chamber, and IV characteristics of the fabricated device were analyzed to measure the photoelectric conversion efficiency. The results are shown in Table 1 .

실시예 8 및 비교예 1에서 제작된 유기태양전지 소자의 광전변환특성The photoelectric conversion characteristics of the organic solar cell device fabricated in Example 8 and Comparative Example 1 고분자Polymer V OC(V) V OC (V) J SC(mA/cm2) J SC (mA / cm 2 ) FFFF PCE(%)PCE (%) 실시예 7Example 7 고분자 1Polymer 1 0.520.52 9.699.69 0.610.61 3.093.09 실시예 7Example 7 고분자 3Polymer 3 0.510.51 9.899.89 0.560.56 2.862.86 실시예 7Example 7 고분자 5Polymer 5 0.520.52 10.1810.18 0.560.56 2.932.93 비교예 1Comparative Example 1 -- 0.500.50 9.489.48 0.540.54 2.562.56

Voc(open circuit voltage), JSC(short-circuit current density), FF(fill factor), PCE(power conversion efficiency)Open circuit voltage (V oc ), short-circuit current density (J SC ), fill factor (FF), power conversion efficiency (PCE)

표 1에서 보이는 바와 같이 본 발명의 전도성 고분자를 경화하여 제조된 전하수송층을 채용한 유기태양전지 소자의 효율이 본 발명의 전도성 고분자를 채용하지 않은 비교예 1의 유기태양전지 소자의 효율보다 높은 것을 알 수 있다. As shown in Table 1, the efficiency of the organic solar cell device employing the charge transport layer prepared by curing the conductive polymer of the present invention is higher than that of the organic solar cell device of Comparative Example 1 which does not employ the conductive polymer of the present invention Able to know.

본 발명에서 전도성 고분자를 경화함으로써 그 위에 광활성층을 도입할 때에 녹지 않기 때문에 적층이 가능하였고, 경화된 전도성 고분자를 도입한 소자의 경우 Jsc의 증가와 동시에 FF가 많이 증가한 것으로 보아, 본 발명의 경화된 전도성 고분자층이 활성층과 무기산화물 사이에서 저항을 높이지 않으면서 계면 접촉을 향상시키는 것을 확인할 수 있다. In the present invention, lamination was possible because the conductive polymer was not cured by introducing the photoactive layer on the conductive polymer, and FF was increased at the same time as Jsc was increased in the case of the device in which the cured conductive polymer was introduced. It can be confirmed that the conductive polymer layer improves the interface contact without increasing the resistance between the active layer and the inorganic oxide.

Claims (9)

하기의 화학식 1로 표시되는 구조를 주쇄에 포함하는 전도성 고분자.
[화학식 1]
Figure 112014021135944-pat00022

상기 화학식 1에서,
X 및 Y는 서로 독립적으로 하기 화학식 2 내지 화학식 12로 표시되는 화합물에서 선택되는 어느 하나이다.
[화학식 2]
Figure 112014021135944-pat00023

[화학식 3]
Figure 112014021135944-pat00024

[화학식 4]
Figure 112014021135944-pat00025

[화학식 5]
Figure 112014021135944-pat00026

[화학식 6]
Figure 112014021135944-pat00027

[화학식 7]
Figure 112014021135944-pat00028

[화학식 8]
Figure 112014021135944-pat00029

[화학식 9]
Figure 112014021135944-pat00030

[화학식 10]
Figure 112014021135944-pat00031

[화학식 11]
Figure 112014021135944-pat00032

[화학식 12]
Figure 112014021135944-pat00033

(상기 화학식 2 내지 12에서,
Z는 S 또는 Se이며;
X는 CR31R32, SiR33R34 또는 NR35이며, R31 내지 R35는 서로독립적으로 C1∼C20 알킬이며;
R1 내지 R18는 서로독립적으로 수소, C1∼C20 알킬, C3∼C20 헤테로사이클로알킬, C3∼C20아릴 또는 C3∼C20 헤테로아릴이며;
n1 ~ n11는 서로독립적으로 1 ~ 100의 정수이다.)
A conductive polymer comprising a structure represented by the following formula (1) in its main chain.
[Chemical Formula 1]
Figure 112014021135944-pat00022

In Formula 1,
X and Y are independently selected from the compounds represented by the following formulas (2) to (12).
(2)
Figure 112014021135944-pat00023

(3)
Figure 112014021135944-pat00024

[Chemical Formula 4]
Figure 112014021135944-pat00025

[Chemical Formula 5]
Figure 112014021135944-pat00026

[Chemical Formula 6]
Figure 112014021135944-pat00027

(7)
Figure 112014021135944-pat00028

[Chemical Formula 8]
Figure 112014021135944-pat00029

[Chemical Formula 9]
Figure 112014021135944-pat00030

[Chemical formula 10]
Figure 112014021135944-pat00031

(11)
Figure 112014021135944-pat00032

[Chemical Formula 12]
Figure 112014021135944-pat00033

(In the above formulas 2 to 12,
Z is S or Se;
X is CR 31 R 32 , SiR 33 R 34 or NR 35 , and R 31 to R 35 are independently of each other C 1 -C 20 alkyl;
R 1 to R 18 are independently of each other hydrogen, C 1 -C 20 alkyl, C 3 -C 20 heterocycloalkyl, C 3 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;
n 1 to n 11 are independently an integer of 1 to 100)
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1은 하기 화학식 13 또는 14로 표시되는 전도성 고분자.
[화학식 13]
Figure 112014021135944-pat00034

[화학식 14]
Figure 112014021135944-pat00035

(상기 화학식 13 또는 14에 있어서,
Z는 S 또는 Se이며;
X는 CR31R32, SiR33R34 또는 NR35이며, R31 내지 R35는 서로독립적으로 C1∼C20 알킬이며;
R7 내지 R8는 서로독립적으로 수소, C1∼C20 알킬, C3∼C20 헤테로사이클로알킬, C3∼C20아릴 또는 C3∼C20 헤테로아릴이며;
A 및 B는 서로 독립적으로 C3∼C20 아릴렌 또는 C3∼C20 헤테로아릴렌이며;
n21과 n22는 서로독립적으로 1 ~ 100의 정수이다.)
The method according to claim 1,
The conductive polymer represented by Formula 1 is represented by Formula 13 or 14 below.
[Chemical Formula 13]
Figure 112014021135944-pat00034

[Chemical Formula 14]
Figure 112014021135944-pat00035

(In the above formula (13) or (14)
Z is S or Se;
X is CR 31 R 32 , SiR 33 R 34 or NR 35 , and R 31 to R 35 are independently of each other C 1 -C 20 alkyl;
R 7 to R 8 are independently of each other hydrogen, C 1 -C 20 alkyl, C 3 -C 20 heterocycloalkyl, C 3 -C 20 aryl or C 3 -C 20 heteroaryl;
A and B are independently of each other C 3 -C 20 arylene or C 3 -C 20 heteroarylene;
n 21 and n 22 are independently an integer of 1 to 100)
제 3항에 있어서,
A 또는 B는 하기 구조에서 선택되는 것인 전도성 고분자.
Figure 112014021135944-pat00036

Figure 112014021135944-pat00037

(상기 구조식에서,
Z는 S 또는 Se이며;
R41 내지 R49는 서로독립적으로 C1∼C20 알킬이다.)
The method of claim 3,
A or B is selected from the following structures.
Figure 112014021135944-pat00036

Figure 112014021135944-pat00037

(In the above formula,
Z is S or Se;
R 41 to R 49 are independently of each other C 1 -C 20 alkyl.)
상기 청구항 1항의 전도성 고분자를 이용하여 제조되는 유기 광전자소자용 재료.A material for an organic optoelectronic device manufactured using the conductive polymer of claim 1. 상기 청구항 1항의 전도성 고분자를 열 또는 광 가교하여 가교화된 전도성 고분자를 이용하여 제조되는 유기 광전자소자용 재료.A material for an organic optoelectronic device, which is produced by using the conductive polymer crosslinked by thermal or photo-crosslinking the conductive polymer according to claim 1. 제 6항에 있어서,
열가교는 170 ~ 250℃의 온도에서 수행되는 유기 광전자소자용 재료.
The method according to claim 6,
Wherein the thermal crosslinking is performed at a temperature of 170 to 250 ° C.
제 5항 또는 제 6항의 유기 광전자소자용 재료를 포함하는 전하 수송층.A charge transport layer comprising the material for organic optoelectronic devices according to claim 5 or 6. 제 8항의 전하 수송층을 포함하는 유기 광전자소자. An organic optoelectronic device comprising the charge transport layer of claim 8.
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