KR101466716B1 - 싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자 - Google Patents

싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 전도성 유기 고분자 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체와 이를 포함하는 유기박막 트랜지스터, 유기 태양전지 등의 유기 광전자 소자에 관한 것이다.
Figure 112011065887303-pat00032
(1)

Description

싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자 {Cyclopentadithiophene-based polymers and organic optoelectronic device comprising the polymers}
본 발명은 전도성 유기 고분자 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체와 이를 포함하는 유기박막 트랜지스터, 유기 태양전지 등의 유기 광전자 소자에 관한 것이다.
컨쥬게이티드 고분자는 용액 공정에 적용할 수 있고, 열적 안정성이 우수하기 때문에 다른 유기 반도체 등과 비교할 때, 유기 박막 트랜지스터, 태양전지, 비휘발성 메모리 소자 등에 사용될 수 있는 가장 잠재력이 있는 고분자로 알려져 있다. 유기 박막 트랜지스터는 집적 회로, 라디오 주파수 인식 태그, 센서 및 액티브 매트릭스 디스플레이용 백플레인/드라이버 회로 등의 필수 부품이다. 유기박막 트랜지스터에 사용되는 고분자 중에서 폴리싸이오펜은 합성의 용이성과 전하 운반 이동도 등의 특성이 우수하기 때문에 널리 연구되고 있다.
치환된 폴리(사이클로펜타디싸이오펜)은 치환된 폴리(플루오렌)의 구조 유사체이며, 또한 폴리(3-알킬싸이오펜)의 축합고리 유사체로서, 유기 전자 소자나 광전자 소자에서 성능이 우수한 것으로 널리 알려져 있다. 최근, 3 cm2V-1s-1 이상의 홀 모빌리티를 갖는 유기박막 트랜지스터가 Muellen 등의 연구 그룹에 의해 보고 되었고, 5% 이상의 광전 변환 효율을 갖는 PCDT-기반의 태양전지에 대해서도 보고된 바 있다. (Mu llen et al, Journal of the American Chemical Society 2011.)
본 발명의 목적은 전하이동도가 우수하고, 광전 변환 효율이 개선된 싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기 싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체를 포함하는 유기 광전자 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 하기 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 중합체를 제공한다.
Figure 112011065887303-pat00001
(1)
(상기 식에서,
R은 C1-C20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기이고,
Ar은 티에노싸이오펜, 나프틸기 또는 안트라세닐기 중에서 선택된 어느 하나의 치환기이며,
n은 10 내지 100의 정수이다.)
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 화학식 (1)에서 R은 옥틸, 에틸헥실, 도데실 또는 헥사데실기 중에서 선택될 수 있다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 공중합체는 하기 화학식 (1a) 내지 화학식 (1e)의 반복 단위를 포함하는 중합체일 수 있다.
Figure 112011065887303-pat00002
Figure 112011065887303-pat00003
(1a) (1b)
Figure 112011065887303-pat00004
Figure 112011065887303-pat00005
(1c) (1d)
Figure 112011065887303-pat00006
(1e)
(상기 식에서,
R은 옥틸, 에틸헥실, 도데실 또는 헥사데실기 중에서 선택되며,
n은 10 내지 100의 정수이다.)
또한 본 발명은 상기 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 유기 전자 소자를 제공하며, 예를 들어, 유기박막 트랜지스터, 유기 태양전지, 비휘발성 메모리 소자 등에 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 싸이클로펜타디싸이오펜 기반의 중합체를 제조가 용이하고, 전하이동도 특성이 우수하고, 광전 변환 효율도 상당히 높기 때문에 유기박막 트랜지스터, 태양전지 또는 비휘발성 메모리 소자 등의 다양한 광전자 소자에 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중합체 (16CDT-DT)로 이루어진 박막의 (a) 실온, (b) 100 ℃ 열처리 후 및 (c) 200 ℃ 열처리 후의 광각 X-선 회절 (WAXD) 프로파일을 보여주는 그래프이다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 중합체는 하기 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 것이 특징이다.
Figure 112011065887303-pat00007
(1)
(상기 식에서, R은 C1-C20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기이고, Ar은 티에노싸이오펜, 나프틸기 또는 안트라세닐기 중에서 선택된 어느 하나의 치환기이며, n은 10 내지 100의 정수이다.)
보다 구체적으로 상기 화학식 (1)에서 R은 옥틸, 에틸헥실, 도데실 또는 헥사데실기 중에서 선택될 수 있다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 중합체는 하기 화학식 (1a) 내지 화학식 (1e)의 반복 단위를 포함하는 중합체일 수 있다.
Figure 112011065887303-pat00008
Figure 112011065887303-pat00009
(1a) (1b)
Figure 112011065887303-pat00010
Figure 112011065887303-pat00011
(1c) (1d)
Figure 112011065887303-pat00012
(1e)
(상기 식에서, R은 옥틸, 에틸헥실, 도데실 또는 헥사데실기 중에서 선택되며, n은 10 내지 100의 정수이다.)
또한 본 발명은 상기 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 유기 전자 소자를 제공하며, 예를 들어, 유기박막 트랜지스터, 유기 태양전지, 비휘발성 메모리 소자 등에 적용할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명이 이해를 돕기 위한 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1: 싸이클로펜타디싸이오펜 코어의 합성
(1) 비스(2-요오드-3-티에닐)메탄올
Figure 112011065887303-pat00013

3-브로모싸이오펜 (11.62 g, 71.3 mmol)을 100mL의 무수 디에틸에테르에 녹이고, -78℃ ℃로 냉각시킨 후 2.5 M n-BuLi (28.5 mL, 71.3 mmol)을 천천히 적가하였다. 3시간 동안 같은 온도에서 교반 후 싸이오펜-3-카르복스알데하이드 (8 g, 71.3 mmol)를 천천히 적가하였다. 반응물을 저온에서 30분 동안 교반 후 온도를 상온으로 올리고 추가적으로 30분 동안 교반하였다. -40 ℃에서 2.5 M n-BuLi (58 mL, 143 mmol)을 천천히 적가한 후 300 mL의 디에틸에테르에 40 g의 요오드를 녹인 용액을 천천히 적가하였다. 반응물의 온도를 상온으로 올리고 6시간 동안 교반하였다. 과량의 요오드를 제거하기 위해 소듐 설파이트를 넣고 교반하였다. 반응이 종결되면, 묽은 HCl 수용액에 용액과 에테르로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조하였다. 회전 증발기로 에테르를 제거한 후 더 이상의 정제 없이 비스(2-요오드-3-티에닐)메탄올을 얻었다.
(2) 비스(2-요오드-3-티에닐)케톤
Figure 112011065887303-pat00014

비스(2-요오드-3-티에닐)메탄올 (22g, 49.1 mmol)을 디클로로메탄에 녹인 후, 고형 피리디늄(16 g, 74.2 mmol)을 넣고 상온에서 하룻동안 교반하였다. 반응용액의 용매를 제거한 후 전개용매를 디클로로메탄으로 하여 컬럼을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 비스(2-요오드-3-티에닐)케톤 (21g, 수득률 96%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ= 7.05 (d, 2H, J=5.6, 4 and 4H), 7.47 (d, 2H, J=5.6, 5 and 5H)
(3) 4H- 싸이클로펜타 -[2,1-b:3,4- b'' ] 디싸이오펜 -4-온
Figure 112011065887303-pat00015

비스(2-요오드-3-티에닐)케톤을 100mL의 DMF에 녹인 후, 상온에서 구리 분말 (8.54 g, 134.4 mmol)을 넣고 교반하였다. 반응물을 질소 기류하에서 15시간 동안 환류시키고 상온으로 온도를 내려 반응을 종결하였다. 반응물을 감압여과하여 물과 디에틸에테르로 추출하고 무수의 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 컬럼 (전개용매: 클로로포름/헥산; 1:1 vol.%)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 4H-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b'']디싸이오펜-4-온 (7g, 수득률 81%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ= 7.02 (d, 2H, J=4.8, 2 and 6H), 6.97 (d, 2H, J=4.8, 3 and 5H)
(4) 4H- 싸이클로펜타 -[2,1-b:3,4- b' ] 디싸이오펜
Figure 112011065887303-pat00016

4H-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b'']디싸이오펜-4-온을 트리에틸렌 글리콜에 녹이고 아르곤 기류 하에서 히드라진 모노하이드레이트을 천천히 적가하여 1 시간 동안 상온에서 교반하였다. 온도를 150 ℃로 올리고 KOH를 천천히 적가한 후, 반응물을 하룻동안 교반하였다. 온도를 상온으로 내려 반응을 종결하고 물과 디에틸에테르로 추출하고 무수 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 컬럼 (전개용매:헥산)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 4H-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b']디싸이오펜 (5.5g, 수득률 86%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ= 7.18 (d, 2H, J=5), 7.09 (d, 2H, J=5), 3.81 (s, 2H).
(5) 4,4- 디헥사데실 - 싸이클로펜타 -[2,1-b:3,4- b' ] 디싸이오펜
Figure 112011065887303-pat00017

4H-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b']디싸이오펜을 무수 DMF에 녹인 후, 헥사데실브로마이드와 요오드화칼륨을 순차적으로 넣고 질소 기류하에서 교반하였다. 반응물의 온도를 0 ℃로 내리고 KOH를 넣었다. 반응물을 상온에서 하룻동안 교반하였다. 반응물에 물을 넣고 반응을 종결하고 물과 디에틸에테르로 추출한 후, 유기층을 물, NaCl 수용액 그리고 암모늄 클로라이드 수용액 순으로 씻어주고 무수의 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 컬럼 (전개용매: 헥산)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 4,4-디헥사데실-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b']디싸이오펜을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ= 7.13 (d, 2H, J=5), 6.91 (d, 2H, J-5), 1.81 (m, 4H), 1.13 (m, 52 H), 0.94 (m, 4H), 0.84 (m, 6H).
(6) 2,6- 디브로모 -4,4- 디헥사데실 - 싸이클로펜타 -[2,1-b:3,4- b' ] 디싸이오펜
Figure 112011065887303-pat00018

4,4-디헥사데실-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b']디싸이오펜을 질소 기류하에서 혼합용매 (클로로포름: 아세트산 ; 1:1 vol 중량%)에 녹이고 N-브로모숙신이미드를 부가하였다. 반응물을 하룻동안 질소 기류하에서 교반하였다. 반응이 종결되면 물과 디에틸에테르로 추출하고, 유기층을 1% HCl 수용액으로 씻어주고 무수의 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 컬럼 (전개용매: 헥산)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 점성이 있는 노란색 액체인 4,4-디헥사데실-싸이클로펜타-[2,1-b:3,4-b']디싸이오펜 (2 g, 수득률 94%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ= 6.92 (s, 2H), 1.81 (m, 4H), 1.13 (m, 40H), 0.94 (m, 16H), 0.84 (m, 6H).
합성예 2: 2,5-비스( 트리메틸스태닐 ) 티에노 [3,2-b] 싸이오펜의 합성
Figure 112011065887303-pat00019

티에노[3,2-b]싸이오펜(2.00 g, 14 mmol)를 질소기류하에서 무수의 THF에 녹이고 온도를 -78 ℃로 내린다. 2.5 M n-BuLi/헥산 (12 mL, 30 mmol)을 5분동안 천천히 적가하고 온도를 상온으로 올리고 2시간동안 교반하였다.
반응물의 온도를 -78 ℃로 내리고 트리메틸 틴 클로라이드 용액(5.9 g, 30 mmol) 천천히 적가한 후 다시 온도를 상온으로 올리고 하룻동안 교반하였다. 100 ml의 포화 소듐 하이드로젠 카보네이트를 부가하여 반응을 종결하고 에틸 아세테이트로 추출하여 무수의 소듐 설페이트로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 아세토니트릴로 재결정하여 2,5-비스(트리메틸스태닐)티에노[3,2-b]싸이오펜 (2.1 g, 수득률 85%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDC13): δ= 7.26 (s, 2H), 0.39 (s, 18H). 13C NMR (300 MHz, CDCl3): δ= 147.5, 141.2, 126.1, -8.2.
합성예 3: 안트라센 모노머의 합성
(1) 9,10-비스(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보로란 -2-일)안트라센
Figure 112011065887303-pat00020

9,10-디브로모안트라센 (2.1 g, 6.25 mmol)과 비스(피나콜라토)디보론 (3.9 g, 15.36 mmol)을 50 mL의 DMF 녹이고 팔라듐 아세테이트 (0.1 g, 6 mol%)와 칼륨 아세테이트 (3.7 g, 60 mol%)를 부가하였다. 반응물의 온도를 80 ℃로 올리고 질소기류하에서 12시간동안 환류시키며 교반하였다. 온도를 상온으로 내려 반응을 종결하고 물과 디클로로메탄으로 추출하여 무수의 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 컬럼 (전개용매: 에틸 아세테이트/헥산; 1 : 9)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 9,10-비스(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)안트라센 (5g, 수득률 93%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDC13): δ= 8.35 (dd, J = 6.8 and 3.3 Hz, 4H), 7.46 (dd, J = 6.8 and 3.3 Hz, 4H), 1.58 (m, 24H).
(2) 2,6- 디브로모안트라센
Figure 112011065887303-pat00021

2,6-디브로모안트라퀴논 (5 g, 13.66 mmol)를 100 mL의 이소프로판올에 녹이고 소듐 보로하이드라이드 (23.25 g, 614.25 mmol)를 부가하여 상온에서 12 시간 동안 교반하였다. 반응물의 온도를 올려 10시간 동안 환류시킨 후 상온으로 온도를 내리고 회전 증발기로 용매를 제거하고 반응물에 6M HCl 수용액을 넣어 중성화시키고 온도를 올려 8시간 동안 환류시킨다. 반응물의 온도를 내리고 디클로로메탄으로 추출하여 유기층을 무수의 MgSO4로 건조하였다. 유기층의 용매를 제거하고 이소프로판올과 소듐 보로하이드라이드 (15.5 g, 409.5 mmol)을 넣고 12시간동안 환류시킨다. 반응물의 온도를 내려 냉각시킨 후 용매를 제거하고 3M HCl 수용액을 부가하고 질소기류하에서 반응물을 2시간 동안 환류시킨다. 반응물의 온도를 상온으로 내려 감압여과하고 물로 씻어서 무수 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 중성의 알루미나 컬럼 (전개용매: 클로로포름/헥산; 1 : 2)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 2,6-디브로모안트라센 (3.2g, 수득률 70%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDC13): δ= 8.67 (s, 2H), 8.46 (s, 2H), 8.13 (d, J = 8.85 Hz, 2H), 7.70 (d, J = 8.85 Hz, 2H).
(3) 2,6-비스(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보로란 -2-일)안트라센
Figure 112011065887303-pat00022

2,6-디브로모안트라센 (2.1 g, 6.25 mmol)과 비스(피나콜라토)디보론 (3.9 g, 15.36 mmol)을 50 mL의 DMF에 녹인 후 팔라듐 아세테이트 (0.1 g, 6 mol%)와 칼륨 아세테이트 (3.7 g, 60 mol%)를 부가하였다. 반응물의 온도를 80 ℃로 올리고 질소기류하에서 12시간 동안 환류시키며 교반하였다. 온도를 상온으로 내려 반응을 종결하고 물과 디클로로메탄으로 추출하여 무수의 MgSO4로 건조하였다. 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거하고 컬럼 (전개용매: 에틸 아세테이트/헥산; 1 : 9)을 실시하여 정제한 후 용매를 제거하여 2,6-비스(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 -2-일)안트라센 (2.5g, 수득률 93%)을 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDC13): δ= 8.55 (s, 2H), 8.44 (s, 2H), 8.10 (d, J = 8.85 Hz, 2H), 7.76 (d, J = 8.85 Hz, 2H), 1.41 (s, 24H).
합성예 4: 중합체의 합성
(1) 스틸레 커플링( Stille coupling ) 중합을 통해 합성된 중합체
Figure 112011065887303-pat00023

CDT를 토대로 한 단분자와 2,5-비스(트리메틸스태닐)티에노[3,2-b]싸이오펜 (각 1 당량), Pd2(dba)3 (2 mol%) 및 트리(o-톨릴)포스핀 (8 mol%)을 5mL 의 무수 1,2-디클로로벤젠을 이용하여 질소기류하에서 녹인다. 반응물의 온도를 140 ℃까지 올려 3일동안 교반하고 트리메틸스태닐 벤젠과 브로모벤젠을 순차적으로 부가하고 6시간동안 교반시킨다. 반응물의 온도를 상온으로 내려 반응한 고분자를 혼합용액 (메탄올: 진한 염산; 40 : 1 vol wt %)에 침전을 잡고 침전물를 감압여과하여 소량의 클로로포름에 녹여 메탄올에 재침전을 잡는다. 침전물을 아세톤, 헥산, 그리고 클로로포름 순으로 Soxhlet 추출을 통해 정제한 후, 0.45 마이크론 주사기 필터로 여과 후 메탄올에 재침전을 잡고 침전물을 감압여과하여 진공건조하였다
1H NMR (300 MHz, CDC13): 16CDT-DT: δ= 7.24 (broad, 4H), 1.81-0.8 (broad, 66H, alkyl protons).
(2) 스즈키 커플링( Suzuki coupling ) 중합을 통해 합성된 중합체
Figure 112011065887303-pat00024

각각의 단분자를 톨루엔에 녹인 후 K2CO3 (2M, 1.6 mL) 수용액과 Aliquat 336 (20 mg)을 부가하였다. 질소 기류하에서 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(5 mol%) 부가하고 반응물의 온도를 100 ℃로 올려 72 시간동안 환류시킨다. 벤젠보론산과 브로모벤젠을 순차적으로 부가하고 6시간동안 교반시킨다. 반응물의 온도를 상온으로 내려 반응한 고분자를 혼합용액 (메탄올 : 진한 염산 ; 40 : 1 vol wt %)에 침전을 잡고 침전물를 감압여과하여 소량의 클로로포름에 녹여 메탄올에 재침전을 잡는다. 침전물을 아세톤, 헥산, 그리고 클로로포름 순으로 Soxhlet 추출을 통해 정제한 후, 0.45 마이크론 주사기 필터로 여과 후 메탄올에 재침전을 잡고 침전물을 감압여과하여 진공건조하였다.
실시예 1: 중합체의 물성 측정
상기 합성예 4에서 합성된 고분자의 용액 상태 흡광도와 발광 스팩트럼을 측정하여 하기 [표 1]에 정리하였다. 이하에서 CDT는 싸이클로펜타디싸이오펜을 나타내며, DT는 티에노[3,2-b]싸이오펜을 나타낸다.
Polymers λmax/ PL
(nm) 		Optical
Band gap
(eV) 		Mw
(Da) 		Mn
(Da) 		PDI
8CDT-DT 569/ 623 1.83 31422 10000 ~3.0
12CDT-DT 558/ 611 1.80 14500 7000 ~2
16CDT-DT 555/ 617 1.88 41251 16118 ~2.5
실시예 2: 유기박막 트랜지스터의 제조 및 성능 평가
200nm의 열적으로 성장된 SiO2 유전체층을 갖는 n-도핑된 실리콘의 게이트 위에 탑-컨택 유기박막 트랜지스터(Top-contact OTFT)를 제조했다.
5 중량% 클로로벤젠 용액을 이용하여 60초간 2500 rpm의 속도로 50 nm 두께를 갖는 고분자 박막을 스핀 코팅했다. 유기반도체층 위에서 쉐도우 마스크를 통해 골드 소스 드레인 전극을 증발시켰다. 생성된 채널의 길이와 폭은 각각 50 ㎛와 2000 ㎛ 였다. 모든 생성물과 전기적 특성은 Keithley 4200 반도체 파라미터 분석기를 이용하여 실온에서 질소 대기하에 측정했다. 포화 전계 효과 모빌리티는 하기 식으로 표현되는 전계 효과 트랜지스터 관계식을 이용하여 소스 드레인 전류의 기울기로부터 포화 영역에서 추출하여 계산했다.
Figure 112011065887303-pat00025
상기 식에서, 포화 영역의 Ids 는 드레인 소스 전류이고, W와 L은 각각 채널 폭과 길이며, μ는 전계 효과 모빌리티이고, Ci 는 절연층(SiO2, 200 nm)의 단위 면적당 캐패시터이며, VG 와 VT 는 각각 게이트와 문턱전압이다. 본 발명에 따른 고분자에 기초한 박막 트랜지스터의 성능 즉, 모빌리티, 온/오프 비율 및 문턱 전압은 하기 표 2에 기재되어 있다.
Polymers VT (V) On/Off Mobility (μ)(cm2.V-1s-1)
8CDT-DT -7 103 3.92 X 10-4
12CDT-DT -6 102 1.01 X 10-3
16CDT-DT -2 103 1.05 X 10-3
실시예 3: 태양전지의 제조 및 성능 평가
Thin Film Devices에서 구입한 ITO 코팅된 유리 기판 상에 형성된 PEDOT:PSS, (H. C. Stark), 40nm의 폴리(3,4 에틸렌디옥시싸이오펜):폴리(스타이렌 설포네이트) 4083 층 위에 BHJ 활성층을 스핀 캐스팅하여 태양전지를 제조하였다. C61-PCBM 는 Nano-C에서 입수했다. 17 mm2 캐소드를 열로 증발시키고, 1nm 이하의 리튬 플로라이드를 질소 대기하여 증착시켰다. 태양전지의 효율은 AM 1.5 글로벌 필터를 갖는 Xe arc 램프로부터 simulated 100 mW/cm2 AM 1.5G 조사하에서 측정했다. 시뮬레이터 조도는 교정 스팩트로미터를 이용하여 평가했으며 발광 강도는 일체형 KG1 광필터를 갖는 NREL-certified 실리콘 다이오드를 이용하여 측정했다. 스팩트럼 부조화 인자는 5% 이하로 계산되었다. 단락 전류 또한 EQE(integrated external quantum efficiency) 스팩트럼과 솔라 스팩트럼을 사용하여 계산하였으며 그 값은 5%였다. EQE는 75-W Xe 램프로부터 조사된 빛의 초점을 맞추어 측정했다. 광전류는 lock-in 증폭기를 사용하여 측정했고, 절대 광자 플럭스는 교정 실리콘 포토다이오드를 이용하여 측정했다.
상기 합성예에서 합성된 공중합체를 포함하는 태양전지의 성능 측정 결과는 하기 [표 3]에 기재되어 있다.
Polymers JSC (mA/cm2) VOC (V) F.F PCE (%)
8CDT-DT 2.89 0.49 0.45 0.64
12CDT-DT 2.21 0.50 0.48 0.60
16CDT-DT 1.99 0.53 0.53 0.56

Claims (5)

  1. 하기 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 중합체로서:
    Figure 112014066715026-pat00036
    (1)
    상기 중합체는 하기 화학식 (1a) 내지 화학식 (1e)의 반복 단위를 포함하고;
    Figure 112014066715026-pat00037
    Figure 112014066715026-pat00038

    (1a) (1b)
    Figure 112014066715026-pat00039
    Figure 112014066715026-pat00040

    (1c) (1d)
    Figure 112014066715026-pat00041

    (1e)
    상기 식에서, R은 옥틸, 에틸헥실, 도데실 또는 헥사데실기 중에서 선택되고,
    n은 10 내지 100의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 따른 화학식 (1)의 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 유기 전자 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    유기박막 트랜지스터, 유기 태양전지, 비휘발성 메모리 소자 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전자 소자.
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