KR20180118078A - 정공 전달 화합물, 및 이를 포함하는 태양전지 - Google Patents
정공 전달 화합물, 및 이를 포함하는 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180118078A KR20180118078A KR1020180046285A KR20180046285A KR20180118078A KR 20180118078 A KR20180118078 A KR 20180118078A KR 1020180046285 A KR1020180046285 A KR 1020180046285A KR 20180046285 A KR20180046285 A KR 20180046285A KR 20180118078 A KR20180118078 A KR 20180118078A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- group
- unsubstituted
- substituted
- monovalent
- benzothiazolyl
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 115
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 73
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 20
- -1 i-pentyl Chemical group 0.000 claims description 90
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 82
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 125000001164 benzothiazolyl group Chemical group S1C(=NC2=C1C=CC=C2)* 0.000 claims description 49
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 36
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 claims description 32
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 31
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 29
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 24
- 125000000335 thiazolyl group Chemical group 0.000 claims description 24
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 23
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 20
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 15
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 14
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 13
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 13
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 8
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 claims description 7
- 125000005493 quinolyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000005428 anthryl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C(*)=C([H])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 claims description 6
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 claims description 6
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003373 pyrazinyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000004446 heteroarylalkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000001041 indolyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000005956 isoquinolyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000000923 (C1-C30) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YBYIRNPNPLQARY-UHFFFAOYSA-N 1H-indene Natural products C1=CC=C2CC=CC2=C1 YBYIRNPNPLQARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VCOONNWIINSFBA-UHFFFAOYSA-N 4-methoxy-n-(4-methoxyphenyl)aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1NC1=CC=C(OC)C=C1 VCOONNWIINSFBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000004653 anthracenylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000005874 benzothiadiazolyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000004541 benzoxazolyl group Chemical group O1C(=NC2=C1C=CC=C2)* 0.000 claims description 4
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 4
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 4
- 125000002529 biphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 claims description 4
- 125000000259 cinnolinyl group Chemical group N1=NC(=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 4
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 125000005567 fluorenylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 4
- 125000003453 indazolyl group Chemical group N1N=C(C2=C1C=CC=C2)* 0.000 claims description 4
- 125000003454 indenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000000904 isoindolyl group Chemical group C=1(NC=C2C=CC=CC12)* 0.000 claims description 4
- 125000003136 n-heptyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 claims description 4
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 125000004957 naphthylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 4
- 125000005003 perfluorobutyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)* 0.000 claims description 4
- 125000005004 perfluoroethyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)* 0.000 claims description 4
- 125000005561 phenanthryl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000005562 phenanthrylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002294 quinazolinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000006836 terphenylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 claims description 4
- 125000003960 triphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000005011 alkyl ether group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000004390 alkyl sulfonyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000392 cycloalkenyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000004405 heteroalkoxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000004366 heterocycloalkenyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000001786 isothiazolyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000002971 oxazolyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000005009 perfluoropropyl group Chemical group FC(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 claims description 3
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 claims description 3
- 125000001725 pyrenyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000475 sulfinyl group Chemical group [*:2]S([*:1])=O 0.000 claims description 3
- 125000001113 thiadiazolyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000004205 trifluoroethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C(F)(F)F 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 36
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000004912 1,5-cyclooctadiene Substances 0.000 description 18
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 13
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 12
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 9
- MEKOFIRRDATTAG-UHFFFAOYSA-N 2,2,5,8-tetramethyl-3,4-dihydrochromen-6-ol Chemical compound C1CC(C)(C)OC2=C1C(C)=C(O)C=C2C MEKOFIRRDATTAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical group N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 8
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 8
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- VYXHVRARDIDEHS-UHFFFAOYSA-N 1,5-cyclooctadiene Chemical compound C1CC=CCCC=C1 VYXHVRARDIDEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- LJFIPVIYARKJOQ-UHFFFAOYSA-N carbazole-2,4-dione Chemical compound C1=CC=CC2=NC3=CC(=O)CC(=O)C3=C21 LJFIPVIYARKJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 207739-72-8 Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N(C=1C=C2C3(C4=CC(=CC=C4C2=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC(=CC=C1C1=CC=C(C=C13)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC=C(OC)C=C1 XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CKITYUQKOJMMOI-UHFFFAOYSA-N 3,4-dibromo-1-methylpyrrole-2,5-dione Chemical compound CN1C(=O)C(Br)=C(Br)C1=O CKITYUQKOJMMOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 5
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 5
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- DHWADSHFLSDMBJ-UHFFFAOYSA-N 4,7-bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazole Chemical compound O1C(C)(C)C(C)(C)OB1C(C1=NSN=C11)=CC=C1B1OC(C)(C)C(C)(C)O1 DHWADSHFLSDMBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WMLJMZRSXXQQGT-UHFFFAOYSA-N BrC1=CC=C2C(=CNC2=C1)C=1C(N(C(C=1C1=CNC2=CC(=CC=C12)Br)=O)C)=O Chemical compound BrC1=CC=C2C(=CNC2=C1)C=1C(N(C(C=1C1=CNC2=CC(=CC=C12)Br)=O)C)=O WMLJMZRSXXQQGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UZWQDAILYXNUAL-UHFFFAOYSA-N BrC=1C=C2C(=CNC2=CC=1)C=1C(N(C(C=1C1=CNC2=CC=C(C=C12)Br)=O)C)=O Chemical compound BrC=1C=C2C(=CNC2=CC=1)C=1C(N(C(C=1C1=CNC2=CC=C(C=C12)Br)=O)C)=O UZWQDAILYXNUAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N N-bromosuccinimide Chemical compound BrN1C(=O)CCC1=O PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006161 Suzuki-Miyaura coupling reaction Methods 0.000 description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 4
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 4
- 125000005549 heteroarylene group Chemical group 0.000 description 4
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000005730 thiophenylene group Chemical group 0.000 description 4
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 4
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 3
- JEDHEMYZURJGRQ-UHFFFAOYSA-N 3-hexylthiophene Chemical compound CCCCCCC=1C=CSC=1 JEDHEMYZURJGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VJQJWKQEKNEALV-UHFFFAOYSA-N 6,20-bis(5-bromo-3-hexylthiophen-2-yl)-3,13,23-tris(2-ethylhexyl)-3,13,23-triazahexacyclo[14.7.0.02,10.04,9.011,15.017,22]tricosa-1,4(9),5,7,10,15,17(22),18,20-nonaene-12,14-dione Chemical compound BrC1=CC(=C(S1)C=1C=CC2=C(C=1)N(C1=C2C2=C(C=3C4=CC=C(C=C4N(C1=3)CC(CCCC)CC)C=1SC(=CC=1CCCCCC)Br)C(N(C2=O)CC(CCCC)CC)=O)CC(CCCC)CC)CCCCCC VJQJWKQEKNEALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IVURMKQBPRBXEV-UHFFFAOYSA-N BrC1=C(C=C(S1)C=1C=CC2=C(C=1)N(C1=C2C2=C(C=3C4=CC=C(C=C4N(C1=3)CC(CCCC)CC)C=1SC(=C(C=1)CCCCCC)Br)C(N(C2=O)CC(CCCC)CC)=O)CC(CCCC)CC)CCCCCC Chemical compound BrC1=C(C=C(S1)C=1C=CC2=C(C=1)N(C1=C2C2=C(C=3C4=CC=C(C=C4N(C1=3)CC(CCCC)CC)C=1SC(=C(C=1)CCCCCC)Br)C(N(C2=O)CC(CCCC)CC)=O)CC(CCCC)CC)CCCCCC IVURMKQBPRBXEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001204 N-oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002036 chloroform fraction Substances 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229940035422 diphenylamine Drugs 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- XKBGEWXEAPTVCK-UHFFFAOYSA-M methyltrioctylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCC[N+](C)(CCCCCCCC)CCCCCCCC XKBGEWXEAPTVCK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 125000006413 ring segment Chemical group 0.000 description 3
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 2
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=C2SN=NC2=C1 FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MNCMBBIFTVWHIP-UHFFFAOYSA-N 1-anthracen-9-yl-2,2,2-trifluoroethanone Chemical group C1=CC=C2C(C(=O)C(F)(F)F)=C(C=CC=C3)C3=CC2=C1 MNCMBBIFTVWHIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001637 1-naphthyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C(*)=C([H])C([H])=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 2
- LTHNHFOGQMKPOV-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-amine Chemical compound CCCCC(CC)CN LTHNHFOGQMKPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001622 2-naphthyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C(*)C([H])=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 2
- YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=NC=C1 YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005964 Acibenzolar-S-methyl Substances 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100030361 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) pph-3 gene Proteins 0.000 description 2
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 description 2
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002078 anthracen-1-yl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C([*])=C([H])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 2
- 125000000748 anthracen-2-yl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C([H])=C([*])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 2
- 125000000499 benzofuranyl group Chemical group O1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- CNXMDTWQWLGCPE-UHFFFAOYSA-N ditert-butyl-(2-phenylphenyl)phosphane Chemical compound CC(C)(C)P(C(C)(C)C)C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 CNXMDTWQWLGCPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001420 photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 125000005550 pyrazinylene group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003226 pyrazolyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 2
- 125000004620 quinolinyl-N-oxide group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001567 quinoxalinyl group Chemical group N1=C(C=NC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 2
- MFRIHAYPQRLWNB-UHFFFAOYSA-N sodium tert-butoxide Chemical compound [Na+].CC(C)(C)[O-] MFRIHAYPQRLWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001894 space-charge-limited current method Methods 0.000 description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- SZUVGFMDDVSKSI-WIFOCOSTSA-N (1s,2s,3s,5r)-1-(carboxymethyl)-3,5-bis[(4-phenoxyphenyl)methyl-propylcarbamoyl]cyclopentane-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound O=C([C@@H]1[C@@H]([C@](CC(O)=O)([C@H](C(=O)N(CCC)CC=2C=CC(OC=3C=CC=CC=3)=CC=2)C1)C(O)=O)C(O)=O)N(CCC)CC(C=C1)=CC=C1OC1=CC=CC=C1 SZUVGFMDDVSKSI-WIFOCOSTSA-N 0.000 description 1
- VOAAEKKFGLPLLU-UHFFFAOYSA-N (4-methoxyphenyl)boronic acid Chemical compound COC1=CC=C(B(O)O)C=C1 VOAAEKKFGLPLLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006735 (C1-C20) heteroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000006736 (C6-C20) aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000006737 (C6-C20) arylalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000006738 (C6-C20) heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000006742 (C6-C20) heteroarylalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 1-[6-[2-[3-[3-[3-[2-[2-[3-[[2-[2-[[(2r)-1-[[2-[[(2r)-1-[3-[2-[2-[3-[[2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetyl]amino]propoxy]ethoxy]ethoxy]propylamino]-3-hydroxy-1-oxopropan-2-yl]amino]-2-oxoethyl]amino]-3-[(2r)-2,3-di(hexadecanoyloxy)propyl]sulfanyl-1-oxopropan-2-yl Chemical compound O=C1C(SCCC(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(=O)N[C@@H](CSC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CO)C(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(N)=O)CC(=O)N1CCNC(=O)CCCCCN\1C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2CC/1=C/C=C/C=C/C1=[N+](CC)C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C1 UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 0.000 description 1
- XCXAUPBHQCCWCI-UHFFFAOYSA-N 2-(3-hexylthiophen-2-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane Chemical compound C1=CSC(B2OC(C)(C)C(C)(C)O2)=C1CCCCCC XCXAUPBHQCCWCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QEFQFMZHWUCJOA-UHFFFAOYSA-N 2-(4-hexylthiophen-2-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane Chemical compound CCCCCCC1=CSC(B2OC(C)(C)C(C)(C)O2)=C1 QEFQFMZHWUCJOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXWVFZFZYXOBTA-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-1h-indole Chemical compound BrC1=CC=C2NC=CC2=C1 VXWVFZFZYXOBTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MAWGHOPSCKCTPA-UHFFFAOYSA-N 6-bromo-1h-indole Chemical compound BrC1=CC=C2C=CNC2=C1 MAWGHOPSCKCTPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJTQKPNNQVLHHO-UHFFFAOYSA-N 9h-carbazole;1h-indole Chemical group C1=CC=C2NC=CC2=C1.C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 QJTQKPNNQVLHHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical class [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAYQFOFEIMAVSD-UHFFFAOYSA-N N1C(C(C=C1)=O)=O.C1=C2C(=CC=C1)N=C1C=CC3=C4C=CC=CC4=NC3=C12 Chemical compound N1C(C(C=C1)=O)=O.C1=C2C(=CC=C1)N=C1C=CC3=C4C=CC=CC4=NC3=C12 JAYQFOFEIMAVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007099 Yamamoto allylation reaction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N [F].[Sn]=O Chemical compound [F].[Sn]=O NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WREOTYWODABZMH-DTZQCDIJSA-N [[(2r,3s,4r,5r)-3,4-dihydroxy-5-[2-oxo-4-(2-phenylethoxyamino)pyrimidin-1-yl]oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] phosphono hydrogen phosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O[C@H]1N(C=C\1)C(=O)NC/1=N\OCCC1=CC=CC=C1 WREOTYWODABZMH-DTZQCDIJSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004196 benzothienyl group Chemical group S1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000003739 carbamimidoyl group Chemical group C(N)(=N)* 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940126543 compound 14 Drugs 0.000 description 1
- 229940125758 compound 15 Drugs 0.000 description 1
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001268 conjugating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 125000003914 fluoranthenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC=C4C1=C23)* 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 125000004785 fluoromethoxy group Chemical group [H]C([H])(F)O* 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004438 haloalkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005597 hydrazone group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVVPGLRKXQSQSZ-UHFFFAOYSA-N indolo[3,2-c]carbazole Chemical compound C1=CC=CC2=NC3=C4C5=CC=CC=C5N=C4C=CC3=C21 VVVPGLRKXQSQSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005544 indolocarbazole Drugs 0.000 description 1
- 229910021432 inorganic complex Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- FRIJBUGBVQZNTB-UHFFFAOYSA-M magnesium;ethane;bromide Chemical compound [Mg+2].[Br-].[CH2-]C FRIJBUGBVQZNTB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SEEYREPSKCQBBF-UHFFFAOYSA-N n-methylmaleimide Chemical compound CN1C(=O)C=CC1=O SEEYREPSKCQBBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000005565 oxadiazolylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005564 oxazolylene group Chemical group 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- PSBAIJVSCTZDDB-UHFFFAOYSA-N phenyl acetylsalicylate Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(=O)OC1=CC=CC=C1 PSBAIJVSCTZDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 1
- 125000002098 pyridazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005551 pyridylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005576 pyrimidinylene group Chemical group 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical group O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000168 pyrrolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001935 tetracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 125000003831 tetrazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005557 thiazolylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005556 thienylene group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 125000005558 triazinylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005559 triazolylene group Chemical group 0.000 description 1
- KKRPPVXJVZKJON-UHFFFAOYSA-N trimethyl-(5-trimethylstannylthiophen-2-yl)stannane Chemical compound C[Sn](C)(C)C1=CC=C([Sn](C)(C)C)S1 KKRPPVXJVZKJON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INHYKPMJJAWZKY-UHFFFAOYSA-N trimethyl-[5-[4-(5-trimethylstannylthiophen-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazol-7-yl]thiophen-2-yl]stannane Chemical compound S1C([Sn](C)(C)C)=CC=C1C(C1=NSN=C11)=CC=C1C1=CC=C([Sn](C)(C)C)S1 INHYKPMJJAWZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
-
- H01L51/0072—
-
- H01L51/424—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
Abstract
정공수송능력을 갖는 신규형 유기반도체 화합물, 그의 유/무기 복합 페로브스카이트 태양전지의 전공수송전달층으로서의 용도, 및 그를 포함하는 태양전지가 제시된다.
Description
본 발명은 정공 전달 화합물 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
최근, ABX3의 화학구조를 가지는 유/무기 복합 페로브스카이트 소재를 광활성층으로 이용한 페로브스카이트 태양전지(PSC)에 대한 연구가 큰 주목을 받고 있다. 특히, 페로브스카이트 태양전지는 메조기공(mesoporous) TiO2 및 고체 유기 정공수송층의 도입을 통하여 20%가 넘는 높은 광전변환 효율을 달성하는 등 단기간내에 급격한 발전을 이루었으며, 비교적 저렴한 생산 단가와 용이한 제작공정 등으로 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 새로운 기술로 생각되고 있다.
이러한 고효율의 페로브스카이트 태양전지 제작에 있어 가장 중요한 요소 중 하나는 바로 광활성 페로브스카이트층에서 생성된 엑시톤에서 정공을 추출, 효과적으로 전극으로 전달해주는 유기 정공수송층의 사용이다. 다양한 정공수송층 소재 중 현재까지 가장 성공적이고 높은 효율을 보이는 것은 Spiro-OMeTAD로써 소재자체의 정공이동도는 높지 않은 편이지만, 리튬계 이온염 및 코발트계 첨가제를 통해 정공이동도를 높여 20% 이상의 고효율 페로브스카이트 태양전지 제작에 사용될 수 있는 기술이 개발되었다.
그럼에도 불구하고, Spiro-OMeTAD를 이용한 페로브스카이트 태양전지는 각종 첨가제 사용으로 말미암아 소자의 안정성이 심각하게 떨어지는 단점을 가지고 있으며, 특히 정공수송층 소재인 Spiro-OMeTAD의 생산단가가 높아 소자의 제작단가를 낮추기 힘든 것이 상용화의 큰 걸림돌이 되고 있다. 따라서 이를 해결할 수 있도록, 1) 페로브스카이트층에서 효과적으로 정공을 추출할 수 있는 적절한 HOMO 에너지 준위를 가지며, 2) 1ㅧ10-3 cm2Ⅴ-1s-1 이상의 높은 정공이동도를 보이면서도 3) 합성이 용이한 신규 정공수송층 소재의 개발이 시급한 실정이다.
그러나 최근까지의 고효율의 페로브스카이트 소자에 효과적으로 적용될 수 있는 정공수송층 소재의 연구는 대부분 Spiro-OMeTAD의 중심 분자 구조 형태(Spiro형태)를 유지하면서 말단의 기능단을 치환하거나 헤테로원자(heteroatom) 구조를 도입하는 수준에 머물러 있다. 특히, 코어(core) 구조를 다른 분자구조로 바꾼 경우에도 Spiro-OMeTAD와 마찬가지로 말단에 벌키한 기능단을 도입하여 3차원의 덴트리틱(dendritic)한 분자구조를 유지하여 비정질 특성을 가지는 경우에 한하여 각종 첨가제 등을 활용하여 높은 성능을 보여주는 경우가 대부분이다. 따라서 이와 같은 분자 구조에서 벗어나 높은 정공이동도를 확보할 수 있는 혁신적인 분자 디자인과 소재 개발이 필요한 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분자 골격의 평면성을 유지하면서 용액 공정이 가능한 정공 전달 화합물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 정공전달 화합물을 정공 전달층으로 이용하는 페로브스카이트 기반 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 정공 전달 화합물이 제공된다.
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 할로겐, SO3H, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기임), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기이다.
상기 정공 전달 화합물이 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 화학식 1과 동일하고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이다.
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 상기 화학식 1에서와 동일하고, n은 1 내지 100,000의 정수이다.
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 상기 화학식 1에서와 동일하고, Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, n은 1 내지 100,000의 정수이다.
상기 R1 및 R2 가 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기이고,
상기 Ar1 및 Ar2가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20 헤테로아릴기임)이고,
상기 Ar3가 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C25 헤테로아릴렌기일 수 있다.
상기 R1 및 R2 가 각각 독립적으로 수소; 또는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 2-에틸헥실, n-노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 트리플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸이고,
상기 Ar1 및 Ar2가 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐, 플루오레닐, 페난트릴, 트리페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일, 아니솔기(anisole)(메톡시페닐), 디페닐아민기(diphenyl amine), 비스(4-메톡시페닐)아민기(bis(4-methoxyphenyl)amine), 퓨릴, 티오페닐, 이미다졸릴, 티에닐, 벤조티에닐, 피리딜, 피라지닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이미다졸릴, 푸라닐, 벤조푸라닐, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아진일, 테트라진일, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라잔일, 피라졸릴, 피롤릴, 벤조이속사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조옥사졸릴, 이소인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 벤조티아디아졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 신놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴녹살리닐, 카바졸릴, 페난트리딘일, 벤조디옥솔릴, 디벤조퓨란닐, 디벤조티오페닐, 2-피리도닐, N-알킬-2-피리도닐, 피라지노닐, 피리다지노닐, 피리미디노닐, 옥사졸로닐이고,
상기 Ar3가 페닐렌, 나프틸렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 안트릴렌, 인데닐렌, 플루오레닐렌, 페난트릴렌, 트리페닐레닐렌, 피렌일렌, 페릴렌일렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 플루오란텐일렌, 퓨릴렌, 티오페닐렌, 이미다졸릴렌, 티에닐렌, 벤조티에닐렌, 피리딜렌, 피라지닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 이미다졸릴렌, 푸라닐렌, 벤조푸라닐렌, 티아졸릴렌, 티아디아졸릴렌, 이소티아졸릴렌, 이속사졸릴렌, 옥사졸릴렌, 옥사디아졸릴렌, 트리아진일렌, 테트라진일렌, 트리아졸릴렌, 테트라졸릴렌, 퓨라잔일렌, 피라졸릴렌, 피롤릴렌, 벤조이속사졸릴렌, 벤조이미다졸릴렌, 벤조티아졸릴렌, 벤조이소티아졸릴렌, 벤조옥사졸릴렌, 이소인돌릴렌, 인돌릴렌, 인다졸릴렌, 벤조티아디아졸릴렌, 퀴놀릴렌, 이소퀴놀릴렌, 신놀리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 카바졸릴렌, 페난트리딘일렌, 벤조디옥솔릴렌, 디벤조퓨란닐렌, 디벤조티오페닐렌, 2-피리도닐렌, N-알킬-2-피리도닐렌, 피라지노닐렌, 피리다지노닐렌, 피리미디노닐렌, 옥사졸로닐렌일 수 있다.
상기 정공 전달 화합물이 하기 화학식 5 내지 17로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 화학식 8 내지 17에서 n은 1 내지 100,000의 정수이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
제1 전극;
상기 제1 전극상에 배치되고 금속 산화물을 포함하는 반도체층;
상기 반도체층 상에 배치되고 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 배치된 정공 전달층; 및
상기 정공 전달층 상에 배치된 제2 전극;을 포함하고,
상기 정공 전달층이 전술한 정공 전달 화합물을 포함하는 태양전지가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 정공 전달 화합물은 인돌로-카바졸-피롤리돈(indolocarbazole-pyrroledione (ICP)) 공액 분자 구조를 가지므로, 알킬 사슬이 도입된 전자-주게 인돌로-카바졸 단위와 전자-받게 특성을 가진 피롤리돈 단위가 한 분자 내에서 접합되어 전체 분자의 2차원 평면성과 용해도를 동시에 확보할 수 있다. 이를 통해 높은 정공이동도와 효과적인 용액 공정을 제공할 수 있다. 더불어 상기 정공 전달 화합물이 갖는 강력한 분자내 전하 이동/분리 특성은 자발적인 도핑효과를 기대할 수 있어 정공이동도의 추가적인 향상을 기대 할 수 있다.
본 발명의 정공 전달 화합물은 유기 고분자 태양전지 및 유기트랜지스트의 유기반도체 소자에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 모식도이다.
도 2는 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)의 TGA 그래프이다.
도 3은 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 4는 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 5는 화학식 11 내지 13의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 6과 7은 화학식 11 내지 13의 정공 전달 화합물의 각각 용액 상태(1ㅧ10-5M CHCl3 용액)와 필름 상태에서의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼이다.
도 8은 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 9는 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 10은 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 11은 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 정공 이동도 그래프이다.
도 12는 화학식 14, 15, 및 10의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 13은 화학식 16 및 17의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 14는 화학식 14, 15, 및 10의 정공 전달 화합물의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 15는 화학식 16 및 17의 정공 전달 화합물의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 16은 화학식 14, 15, 및 10의 정공 전달 화합물의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 17은 화학식 16 및 17의 정공 전달 화합물의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 18 내지 20은 각각 화학식 5, 화학식 6, 화학식 7의 정공 전달 물질의 정공 이동도 그래프이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 모식도이다.
도 2는 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)의 TGA 그래프이다.
도 3은 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 4는 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 5는 화학식 11 내지 13의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 6과 7은 화학식 11 내지 13의 정공 전달 화합물의 각각 용액 상태(1ㅧ10-5M CHCl3 용액)와 필름 상태에서의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼이다.
도 8은 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 9는 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 10은 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 11은 화학식 9 내지 10의 정공 전달 화합물의 정공 이동도 그래프이다.
도 12는 화학식 14, 15, 및 10의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 13은 화학식 16 및 17의 정공 전달 화합물의 TGA 그래프이다.
도 14는 화학식 14, 15, 및 10의 정공 전달 화합물의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 15는 화학식 16 및 17의 정공 전달 화합물의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼 그래프이다.
도 16은 화학식 14, 15, 및 10의 정공 전달 화합물의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 17은 화학식 16 및 17의 정공 전달 화합물의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 18 내지 20은 각각 화학식 5, 화학식 6, 화학식 7의 정공 전달 물질의 정공 이동도 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 측면에 따르는 정공 전달 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함한다:
[화학식 1]
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 할로겐, SO3H, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기임) , 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기이다.
본 발명의 정공 전달 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 구조, 즉 인돌로-카바졸 전자 주개 단위와 피롤리돈 (이미드) 전자 받게 단위가 한 분자 내에 연결된 인돌로-카바졸-피롤리돈(indolocarbazole-pyrroledione (ICP)) 공액 분자 구조를 가진다. 그 결과 상기 정공 전달 화합물은 전체 분자의 2차원 평면성과 용해도를 동시에 확보할 수 있으므로, 높은 정공이동도와 효과적인 용액 공정을 제공할 수 있다.
본 발명의 정공 전달 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 저분자 또는 고분자일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 저분자로는 하기의 화학식 2로 표시된 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 화학식 1과 동일하고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 고분자로는 하기 화학식 3 내지 4로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 3]
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 상기 화학식 1에서와 동일하고, n은 1 내지 100,000의 정수이다.
[화학식 4]
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 상기 화학식 1에서와 동일하고, Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, n은 1 내지 100,000의 정수이다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 알킬기는 탄소수 1 내지 20의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 상세하게는 탄소수 1 내지 15의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 더 상세하게는 탄소수 1 내지 10의 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 포함한다. 상기 알킬기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, -O-CH2-(CHCH2O)(글리시딜옥시기), 시아노기, 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기임), 아미디노기, 히드라진, 또는 히드라존기 카르복실기, 술폰산기, 인산기, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 할로겐화된 알킬기, C1-C20의 알케닐기, C1-C20의 알키닐기, C1-C20의 헤테로알킬기, C6-C20의 아릴기, C6-C20의 아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴기, 또는 C6-C20의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다. 구체적인 예로는, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 2-에틸헥실, n-노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 트리플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸이 있다.
본 발명에서 사용되는 -N(R')(R'')은 치환 또는 비치환된 아미노기를 의미하며, 상기 R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 사이클로알킬기는 탄소원자수 3 내지 20, 바람직하게는 3 내지 10개, 보다 바람직하게는 3 내지 6개의 1가 모노사이클릭 시스템을 의미한다. 상기 사이클로알킬기중 적어도 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에서 사용되는 헤테로사이클로알킬기는 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리 골격 원자가 탄소인 고리원자수 3 내지 20, 바람직하게는 3 내지 10개, 보다 바람직하게는 3 내지 6개의 1가 모노사이클릭 시스템을 의미한다. 상기 헤테로사이클로알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 알콕시기는 탄소수 1 내지 20의 알킬 부분을 각각 갖는 산소-함유 직쇄형 또는 분지형 알콕시기가 바람직하다. 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기가 더욱 바람직하고 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기가 가장 바람직하다. 이러한 알콕시기의 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 및 t-부톡시를 들 수 있다. 상기 알콕시기는 플루오로, 클로로 또는 브로모와 같은 하나 이상의 할로 원자로 더 치환되어 할로알콕시기를 제공할 수도 있다. 이와 같은 예로는 플루오로메톡시, 클로로메톡시, 트리플루오로메톡시, 트리플루오로에톡시, 플로오로에톡시 및 플루오로프로폭시 등을 들 수 있다. 상기 알콕시기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 알케닐기는 탄소-탄소 이중결합을 갖는 탄소수 2 내지 20의 직쇄형 또는 분지형 지방족 탄화수소기를 의미한다. 바람직한 알케닐기는 쇄 내에 2 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 더욱 바람직하게는 쇄내에 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 분지형은 하나 이상의 저급 알킬 또는 저급 알케닐기가 알케닐 직쇄에 부착된 것을 의미한다. 이러한 알케닐기는 치환되지 않거나, 할로, 카르복시, 히드록시, 포밀, 설포, 설피노, 카바모일, 아미노 및 이미노를 포함하지만 이들에 제한되지 않는 하나 이상의 기에 의해 독립적으로 치환될 수 있다. 이와 같은 알케닐기의 예로서는 에테닐, 프로페닐, 카르복시에테닐, 카르복시프로페닐, 설피노에테닐 및 설포노에테닐 등이 있다. 상기 알케닐기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 알키닐기는 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 탄소수 2 내지 20의 직쇄형 또는 분지형 지방족 탄화수소기를 의미한다. 바람직한 알케닐기는 쇄 내에 2 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 더욱 바람직하게는 쇄내에 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 분지형은 하나 이상의 저급 알킬, 저급 알키닐기가 알키닐 직쇄에 부착된 것을 의미한다. 이러한 알케닐기는 치환되지 않거나, 할로, 카르복시, 히드록시, 포밀, 설포, 설피노, 카바모일, 아미노 및 이미노를 포함하지만 이들에 제한되지 않는 하나 이상의 기에 의해 독립적으로 치환될 수 있다. 상기 알키닐기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 헤테로알킬기는 상기 알킬기에서 탄소 원자수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 1 내지 6의 주쇄 내에 헤테로원자, 예를 들어 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하는 것을 의미한다. 상기 헤테로알킬기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 아릴기는 단독 또는 조합하여 사용되어 하나 이상의 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 30의 카보사이클 방향족 시스템을 의미하며, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합환계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로서 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐, 플루오레닐, 페난트릴, 트리페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등이 있다. 상기 나프틸은 1-나프틸 및 2-나프틸을 포함하며, 안트릴은 1-안트릴, 2-안트릴 및 9-안트릴을 포함하며, 플루오레닐은 1-플루오레닐, 2-플루오레닐, 3-플루오레닐, 4-플루오레닐 및 9-플루오레닐을 모두 포함한다. 상기 아릴기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. C6 내지 C30 아릴기는 상세하게는 C6 내지 C25 아릴기, 더 상세하게는 C6 내지 C20 아릴기이다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 아릴렌기는 단독 또는 조합하여 사용되어 하나 이상의 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 30의 카보사이클 방향족 시스템을 의미하며, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합환계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로서 페닐렌, 나프틸렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 안트릴렌, 인데닐렌, 플루오레닐렌, 페난트릴렌, 트리페닐레닐렌, 피렌일렌, 페릴렌일렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 플루오란텐일렌 등이 있다. 상기 나프틸은 1-나프틸 및 2-나프틸을 포함하며, 안트릴은 1-안트릴, 2-안트릴 및 9-안트릴을 포함하며, 플루오레닐은 1-플루오레닐, 2-플루오레닐, 3-플루오레닐, 4-플루오레닐 및 9-플루오레닐을 모두 포함한다. 상기 아릴기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. C6 내지 C30 아릴기는 상세하게는 C6 내지 C25 아릴기, 더 상세하게는 C6 내지 C20 아릴기이다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 아릴알킬기는 상기 알킬기의 하나 이상의 수소원자가 상기 아릴기로 치환되어 있는 것을 의미한다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 헤테로아릴기는 방향족 고리 골격 원자로서 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소이며, 1가 연결기의 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 단환 헤테로아릴, 또는 하나 이상의 벤젠 환과 축합된 다환식 헤테로아릴이며, 부분적으로 포화될 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 헤테로아릴은 하나 이상의 헤테로아릴이 다른 헤테로아릴 또는 아릴기에 단일결합으로 연결된 형태도 포함한다. 또한 상기 용어는 고리내 헤테로 원자가 산화되거나 사원화되어 예를 들어 N-옥사이드 또는 4차 염을 형성하는 1가 모노사이클릭 또는 비사이클릭 방향족 라디칼을 의미한다. 구체적인 예로는 퓨릴, 티오페닐, 이미다졸릴, 티에닐, 벤조티에닐, 피리딜, 피라지닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이미다졸릴, 푸라닐, 벤조푸라닐, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아진일, 테트라진일, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라잔일, 피라졸릴, 피롤릴, 벤조이속사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조옥사졸릴, 이소인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 벤조티아디아졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 신놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴녹살리닐, 카바졸릴, 페난트리딘일, 벤조디옥솔릴, 디벤조퓨란닐, 디벤조티오페닐, 2-피리도닐, N-알킬-2-피리도닐, 피라지노닐, 피리다지노닐, 피리미디노닐, 옥사졸로닐 및 이들의 상응하는 N-옥사이드(예를 들어 피리딜 N-옥사이드, 퀴놀리닐 N-옥사이드), 이들의 4차 염 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 상기 헤테로아릴기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. C4 내지 C30 헤테로아릴기는 상세하게는 C5 내지 C25 헤테로아릴기, 더 상세하게는 C5 내지 C20 헤테로아릴기이다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 헤테로아릴렌기는 방향족 고리 골격 원자로서 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소이며, 2가 연결기의 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 단환 헤테로아릴렌, 또는 하나 이상의 벤젠 환과 축합된 다환식 헤테로아릴렌이며, 부분적으로 포화될 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 헤테로아릴렌은 하나 이상의 헤테로아릴이 다른 헤테로아릴 또는 아릴기에 단일결합으로 연결된 형태도 포함한다. 또한 상기 용어는 고리내 헤테로 원자가 산화되거나 사원화되어 예를 들어 N-옥사이드 또는 4차 염을 형성하는 2가 모노사이클릭 또는 비사이클릭 방향족 라디칼을 의미한다. 구체적인 예로는 퓨릴렌, 티오페닐렌, 이미다졸릴렌, 티에닐렌, 벤조티에닐렌, 피리딜렌, 피라지닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 이미다졸릴렌, 푸라닐렌, 벤조푸라닐렌, 티아졸릴렌, 티아디아졸릴렌, 이소티아졸릴렌, 이속사졸릴렌, 옥사졸릴렌, 옥사디아졸릴렌, 트리아진일렌, 테트라진일렌, 트리아졸릴렌, 테트라졸릴렌, 퓨라잔일렌, 피라졸릴렌, 피롤릴렌, 벤조이속사졸릴렌, 벤조이미다졸릴렌, 벤조티아졸릴렌, 벤조이소티아졸릴렌, 벤조옥사졸릴렌, 이소인돌릴렌, 인돌릴렌, 인다졸릴렌, 벤조티아디아졸릴렌, 퀴놀릴렌, 이소퀴놀릴렌, 신놀리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 카바졸릴렌, 페난트리딘일렌, 벤조디옥솔릴렌, 디벤조퓨란닐렌, 디벤조티오페닐렌, 2-피리도닐렌, N-알킬-2-피리도닐렌, 피라지노닐렌, 피리다지노닐렌, 피리미디노닐렌, 옥사졸로닐렌 및 이들의 상응하는 N-옥사이드(예를 들어 피리딜 N-옥사이드, 퀴놀리닐 N-옥사이드), 이들의 4차 염 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 상기 헤테로아릴렌기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. C4 내지 C30 헤테로아릴렌기는 상세하게는 C5 내지 C25 헤테로아릴렌기, 더 상세하게는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌기이다.
본 발명에 사용된 치환기의 용어 중, 헤테로아릴알킬기는 상기 정의된 알킬기의 하나 이상의 수소원자가 상기 정의된 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미하며, 탄소수 3 내지 30의 카보사이클 방향족 시스템을 의미한다. 상기 헤테로아릴알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 화학식 2 내지 4에서,
상기 R1 및 R2 가 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기이고,
상기 Ar1 및 Ar2가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20 헤테로아릴기임)이고,
상기 Ar3가 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C25 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또한, 상기 화학식 2 내지 4에서,
상기 R1 및 R2 가 각각 독립적으로 수소; 또는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 2-에틸헥실, n-노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 트리플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸이고,
상기 Ar1 및 Ar2가 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐, 플루오레닐, 페난트릴, 트리페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일, 아니솔기(anisole)(메톡시페닐), 디페닐아민기(diphenyl amine), 비스(4-메톡시페닐)아민기(bis(4-methoxyphenyl)amine), 퓨릴, 티오페닐, 이미다졸릴, 티에닐, 벤조티에닐, 피리딜, 피라지닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이미다졸릴, 푸라닐, 벤조푸라닐, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아진일, 테트라진일, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라잔일, 피라졸릴, 피롤릴, 벤조이속사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조옥사졸릴, 이소인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 벤조티아디아졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 신놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴녹살리닐, 카바졸릴, 페난트리딘일, 벤조디옥솔릴, 디벤조퓨란닐, 디벤조티오페닐, 2-피리도닐, N-알킬-2-피리도닐, 피라지노닐, 피리다지노닐, 피리미디노닐, 옥사졸로닐이고,
상기 Ar3가 페닐렌, 나프틸렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 안트릴렌, 인데닐렌, 플루오레닐렌, 페난트릴렌, 트리페닐레닐렌, 피렌일렌, 페릴렌일렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 플루오란텐일렌, 퓨릴렌, 티오페닐렌, 이미다졸릴렌, 티에닐렌, 벤조티에닐렌, 피리딜렌, 피라지닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 이미다졸릴렌, 푸라닐렌, 벤조푸라닐렌, 티아졸릴렌, 티아디아졸릴렌, 이소티아졸릴렌, 이속사졸릴렌, 옥사졸릴렌, 옥사디아졸릴렌, 트리아진일렌, 테트라진일렌, 트리아졸릴렌, 테트라졸릴렌, 퓨라잔일렌, 피라졸릴렌, 피롤릴렌, 벤조이속사졸릴렌, 벤조이미다졸릴렌, 벤조티아졸릴렌, 벤조이소티아졸릴렌, 벤조옥사졸릴렌, 이소인돌릴렌, 인돌릴렌, 인다졸릴렌, 벤조티아디아졸릴렌, 퀴놀릴렌, 이소퀴놀릴렌, 신놀리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 카바졸릴렌, 페난트리딘일렌, 벤조디옥솔릴렌, 디벤조퓨란닐렌, 디벤조티오페닐렌, 2-피리도닐렌, N-알킬-2-피리도닐렌, 피라지노닐렌, 피리다지노닐렌, 피리미디노닐렌, 옥사졸로닐렌일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2 내지 4에서,
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬기일 수 있고, 더 구체적으로, R1 및 R2는 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 옥틸기, 또는 2-에틸헥실기일 수 있다. 또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로 메틸기, 또는 2-에틸헥실기일 수 있다.
또한, 상기 화학식 2에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 아니솔기(anisole)(메톡시페닐), 디페닐아민기(diphenyl amine), 비스(4-메톡시페닐)아민기(bis(4-methoxyphenyl)amine) 일 수 있다.
또한, 상기 화학식 4에서 Ar3은 티오페닐렌, 벤조티아졸릴렌, 또는 상기 티오페닐렌과 벤조티아졸릴렌이 서로 연결된 구조, 예를 들면, 티오페닐렌-벤조티아졸릴렌-티오페닐렌일 수 있다. 이때, 티오페닐렌과 벤조티아졸릴렌은 C1 내지 C10의 알킬기, 구체적으로 C1 내지 C7의 알킬기, 또는 헥실기 등으로 치환될 수 있다.
또한, 상기 화학식 3 내지 4에서, n은 상세하게는 10 내지 2,000일 수 있고, 더 상세하게는 15 내지 200일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 정공 전달 화합물이 고분자인 경우에, 단량체의 연결은 인돌 단위의 5번 또는 6번 연결위치일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 정공 전달 화합물은 하기 화학식 5 내지 17로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
[화학식 15]
[화학식 16]
[화학식 17]
상기 화학식 8 내지 17에서 n은 1 내지 100,000의 정수이고, 상세하게는 10 내지 2,000일 수 있고, 더 상세하게는 15 내지 200일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 태양전지는,
제1 전극;
상기 제1 전극상에 배치되고 금속 산화물을 포함하는 반도체층;
상기 반도체층 상에 배치되고 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 배치된 정공 전달층; 및
상기 정공 전달층 상에 배치된 제2 전극;을 포함하고,
상기 정공 전달층은 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 정공 전달 화합물을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 태양전지(100), 상세하게는 유/무기 페로브스카이트 태양전지를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예를 따르는 유/무기 페로브스카이트 태양전지(100)는 제1 전극(110); 상기 제1 전극상에 배치되고 금속 산화물을 포함하는 반도체층(120); 상기 반도체층 상에 배치되고 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광흡수층(130); 상기 광흡수층 상에 배치된 정공전달층(140); 및 상기 정공전달층 상에 배치된 제2 전극(150);을 포함하고, 상기 정공전달층(140)은 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 갖는 정공 전달 화합물을 포함한다. 상세하게는 상기 정공전달층(140)은 상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 정공전달 화합물, 보다 상세하게는 상기 화학식 5 내지 17로 표시되는 정공 전달 화합물을 포함할 수 있다.
상기 태양전지의 작동원리를 예시적으로 간략하게 설명하면, 상기 태양전지 내로 태양광이 입사되면 광양자는 먼저 광흡수층 내의 감광성 무-유기 복합염료분자에 흡수되고, 이에 따라 염료분자는 기저 상태에서 여기 상태로 전자 전이하여 전자-홀쌍을 만들며, 상기 여기 상태의 전자는 반도체 미립자 계면의 전도띠(conductionband)로 주입될 수 있다. 상기 주입된 전자는 계면을 통해 제1 전극으로 전달되고, 이후 외부 회로를 통해 대향하고 있는 상대 전극인 제2 전극으로 이동할 수 있다. 한편, 전자 전이결과 산화된 염료는 정공 전달층 내의 산화-환원 커플의 이온에 의해 환원되고, 산화된 상기 이온은 전하중성(charge neutrality)을 이루기 위해 제2 전극의 계면에 도달한 전자와 환원 반응을 함으로써 상기 태양전지가 작동할 수 있으나, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 전극 및 제2 전극은 전도성 투명 기재를 포함할 수 있다. 상기 전도성 투명 기재는 인듐틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, 주석계 산화물, 산화아연, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전도성 투명 기재는 전도성 및 투명성을 가지는 물질이라면 특별히 제한됨 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 투명 기재로서 ITO를 이용할 경우 비용 절감에 도움이 될 수 있고, 상기 전도성 투명 기재로서 주석계 산화물 중 하나인 SnO2를 이용할 경우 투명성 및 내열성이 우수하다는 이점이 있으나, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 반도체층은 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상세하게는, 상기 반도체층은 티탄, 주석, 아연, 텅스텐, 지르코늄, 갈륨, 인듐, 이트륨, 니오브, 탄탈, 바나듐, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로 부터 선택되는 금속의 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 상기 반도체층은 TiO2, SnO2, ZnO, WO3, Nb2O5, TiSrO3, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 반도체층으로서 아나타제 형의 TiO2를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 1가지 금속 산화물을 반도체층으로서 사용하거나, 또는 2 가지 이상의 금속 산화물을 혼합하여 반도체층으로서 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광흡수층은 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 페로브스카이트 화합물은 ABX3 구조를 포함하고, A는 1가의 유기 암모늄 이온 또는 Cs+이고, B는 2가의 금속이온이며, X는 할로겐 이온으로 선택될 수 있다. 또한, 상기 페로브스카이트 화합물은 CH3NH3MX3를 포함하고, 상기 M은 Pb, Sn 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 페로브스카이트 화합물을 감광제로서 사용하며, 또한 액체 전해질이 아닌 정공 전달층을 포함하는 것으로서, 기존의 염료감응 태양전지에 포함되었던 반도체층의 두께에 비해 현저하게 얇은 두께를 가지는 경우에도 높은 에너지 전환효율을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 반도체층의 두께를 얇게 함으로써 태양전지의 제조 단가를 절감할 수 있으며, 상기 태양전지를 플렉시블 소자 형태로 제조할 수 있다는 장점도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지는 기존의 염료감응 태양전지와는 달리 액체 전해질이 아닌 정공 전달층을 포함시킴으로써 동일한 역할을 수행할 수 있도록 하였다. 기존의 염료감응 태양전지에서 사용된 액체 전해질에서는 액체 전해질에 포함된 용매가 외부 온도의 증가와 태양전지의 밀봉 상태에 따라 누출되거나 휘발됨으로써 태양전지의 수명이 낮아질 수 있다는 단점이 있었다. 이에, 상기 유/무기 페로브스카이트 태양전지에서는 액체 전해질을 사용하지 않는 대신 태양전지에 본 발명의 일 실시예를 따르는 정공 전달 화합물을 포함하는 정공 전달층을 포함시킴으로써 상기 단점들을 극복하고 장기안정성을 가질 수 있도록 하였으나, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예를 따르는 태양전지는 제1 전극을 지지하는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판은 태양전지 분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 특별한 제한은 없다.
본 발명의 실시예를 따르는 태양전지는 구성, 재료 및 제조 방법을 특별히 한정하지 않는다. 본 발명의 실시예를 따르는 태양전지 및 이에 포함되는 정공 전달 화합물은 후술하는 실시예의 제조 방법에 의해 제조될 수 있으나, 본 발명이 여기에 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
본 실시예에서 사용된 시약은 Sigma-Aldrich, TCI, Alfa Aesar 사에서 구매하여 사용하였으며 용매는 Sigma-Aldrich, Fisher, Merck, 삼전화학에서 구매하여 사용하였다.
1H-NMR은 Advance 300, 500 (Bruker BioScience Korea Co. Ltd)를 이용하여 측정하였고, 자외선-가시광선(UV-Visible) 흡광 스펙트럼은 Lambda 1050 (Perkin Elmer)를 이용해서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 QuantaMaster 40 (Photon Technology International)을 이용해 측정하였으며, 광발광 양자수율은 3.2인치 적분구를 장착하여 측정하였다. GPC (Gel Permeation Chromatography)는 styragel HT4 컬럼 (Waters)이 장착된 Waters GPC를 이용해 측정하였다. DSC (Differential Scanning Calorimetry)는 DSC 4000 (Perkin Elmer), TGA (Thermo Gravimetric Analysis)는 TGA 4000 (Perkin Elmer)을 각각 사용하여 질소 기체 조건에서 측정하였다. 순환 전압-전류 곡선 (Cyclic Voltammetry)은 AUTOLAB/PG-STAT12 model system을 사용하여 스캔 속도 100mV/s, THF 용매 조건에서 측정하였으며, Glassy Carbon, Pt wire, Ag+/AgNO3 전극을 각각 working, counter, reference 전극으로 사용하였다. 전해질은 0.1M [n-Bu4N][PF6]을 사용하였다. 합성한 화합물의 필름의 HOMO 에너지 준위는 AC-2 (Hitachi High Tech) model을 사용하여 광전자 분광법을 통해 측정하였다.
실시예 1: 정공 전달 화합물의 제조
(1) 단량체 합성 및 구조 분석
3,4-bis(5-bromo-1
H
-indol-3-yl)-1-methyl-1
H
-pyrrole-2,5-dione (2)
오븐에서 건조하여 수분을 제거하고 질소 치환한 3-neck 플라스크에 5-bromoindole (9.62 g, 49.0 mmol)을 넣고 무수 톨루엔 (120 mL)을 첨가하여 녹인다. Ethlymagnesium bromide (3.0 M in ether; 17 mL, 49.0 mmol)를 dropping funnel을 통해 dropwise 첨가하고 40℃ 에서 빛을 가린 채 30분 동안 교반하여 활성화 시킨다. 무수 톨루엔 (50 mL)에 녹인 2,3-dibromo-N-methylmaleimide(1) (3.0 g, 11.2 mmol)를 dropwise 하여 천천히 첨가한다. 첨가 후 115 ℃ 에서 빛을 가린 상태로 6시간 동안 reflux 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 20 wt% NH4Cl 수용액 (200 mL)에 부어서 반응을 종결시키고 EA로 추출한다. 유기층을 brine으로 씻어낸 후, 무수 MgSO4 로 물을 제거하고 필터 후 증류시킨다. 얻어진 검붉은색 crude를 EA : Hex (1:2)를 전개용매로 사용한 silica gel chromatography를 통해 정제하여 빨간색 고체 생성물을 얻는다. (2.38 g, yield: 42.5%). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 11.928 (s, 2H), 7.813 (d, 2H), 7.373 (d, 2H), 7.112 (dd, 2H), 6.852 (d, 2H), 3.048 (s, 3H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C21H13Br2N3O2: 499.16, found: 499 (M+).
3,4-bis(6-bromo-1
H
-indol-3-yl)-1-methyl-1
H
-pyrrole-2,5-dione (3)
2번 화합물과 동일한 합성법을 사용하였다. 6-bromoindole (6.42 g, 32.72 mmol), ethlymagnesium bromide (3.0 M in ether; 11 mL, 32.72 mmol), 2,3-dibromo-N-methylmaleimide(1) (2.0 g, 7.44 mmol), 무수 톨루엔 (120 mL), 20 wt% NH4Cl 수용액 (200 mL)을 사용하였으며, 빨간색 고체 생성물을 얻는다. (1.84 g, yield: 49.55%). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 11.825 (s, 2H), 7.792 (d, 2H), 7.580 (d, 2H), 6.793 (dd, 2H), 6.683 (d, 2H), 3.038 (s, 3H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C21H13Br2N3O2: 499.16, found: 499 (M+).
3,9-dibromo-6-methyl-12,13-dihydro-5
H
-indolo[2,3-
a
]pyrrolo [3,4-
c
]carbazole-5,7(6
H
)-dione (4)
오븐 건조한 2-neck 플라스크에 화합물(2) (1.2 g, 2.4 mmol)을 넣고 THF (150 mL)와 아세토나이트릴 (150mL)을 첨가하여 모두 녹인다. 아이오딘 (248 mg, 0.96 mmol)을 첨가하여 녹인 후 condenser를 연결하고, mercury 램프 2개로 자외선을 조사하여 광반응을 진행한다. 노란색 침전이 형성되면서 반응이 완결되면 회전 증류기로 용매를 제거한다. 남아있는 물질을 차가운 메탄올로 씻은 후 필터하고 오븐에서 건조하여 노란색 고체 생성물을 얻는다. (1.042 g, yield: 87.3%). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 11.928 (s, 2H), 9.092 (s, 2H), 7.807 (d, 2H), 7.684 (dd, 2H), 3.133 (s, 3H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C21H11Br2N3O2: 497.15, found: 497 (M+).
2,10-dibromo-6-methyl-12,13-dihydro-5
H
-indolo[2,3-
a
]pyrrolo[3,4-
c
]carbazole-5,7(6
H
)-dione (5)
4번 화합물과 동일한 합성법을 사용하였다. 화합물(3) (1.34 g, 3.80 mmol), THF (200 mL), 아세토나이트릴 (200 mL), 아이오딘 (272 mg, 1.07 mmol)을 사용하였으며, 노란색 고체 생성물을 얻는다. (1.173 g, yield: 87.4%). 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 11.834 (s, 2H), 8.849 (d, 2H), 8.075 (d, 2H), 7.506 (dd, 2H), 3.124 (s, 3H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C21H11Br2N3O2: 497.15, found: 497 (M+).
3,9-dibromo-12,13-bis(2-ethylhexyl)-6-methyl-12,13-dihydro-5
H
-indolo[2,3-
a
]pyrrolo[3,4-
c
]carbazole-5,7(6
H
)-dione (6)
오븐 건조한 Schlenk 플라스크에 화합물(4) (2.0 g, 4.02 mmol), Cs2CO3 (2.88 g, 8.85 mmol)을 넣고 DMF (15 mL)를 첨가한다. 50℃ 에서 30분 동안 교반시킨 후, 2-ethylhexyl-1-bromide (5.8 mL, 32.2 mmol)를 syringe를 통해 천천히 첨가한다. 이후 150℃ 에서 reflux하며 overnight 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 플라스크를 상온까지 식히고 증류수 (100 mL)에 부어서 반응을 종결시킨다. MC 로 추출한 유기층을 증류수와 brine으로 씻어낸 후, 무수 MgSO4로 물을 제거하고 필터 후 증류시킨다. 얻어진 황토색 crude를 EA : Hex (1:4) column 정제하면 노란색 고체 생성물을 얻는다. (2.496 g, yield: 86.04%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.434 (d, 2H), 7.683 (dd, 2H), 7.442 (d, 2H), 4.533 (m, 4H), 3.335 (s, 3H), 1.761 (m, 2H), 0.908-0.535 (br, m, 28H). 13C-NMR (300 MHz, CDCl3, ppm) δ 169.92, 142.46, 134.11, 130.14, 128.53, 125.71, 120.86, 119.31, 114.79, 113.78, 52.33, 37.94, 29.68, 27.62, 24.03, 23.16, 22.75, 13.82, 9.94. Mass (FAB+, m/z): calcd for C37H43Br2N3O2: 721.58, found: 721 (M+). Elem. Anal. calcd for C37H43Br2N3O2: C, 61.59; H, 6.01; Br, 22.15; N, 5.82; O, 4.43; found: C, 61.75; H, 6.16; N, 5.84; O, 4.56.
2,10-dibromo-12,13-bis(2-ethylhexyl)-6-methyl-12,13-dihydro-5
H
-indolo[2,3-
a
]pyrrolo[3,4-
c
]carbazole-5,7(6
H
)-dione (7)
화합물(6)과 동일한 방법으로 진행하였다. 화합물(5) (2.0 g, 4.02 mmol), Cs2CO3 (2.88 g, 8.85 mmol), DMF (15 mL), 2-ethylhexyl-1-bromide (5.8 mL, 32.2 mmol)를 사용하여 합성을 진행하였으며, 노란색 고체 생성물을 얻는다. (2.457 g, yield: 84.69%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.124 (d, 2H), 7.709 (d, 2H), 7.532 (dd, 2H), 4.507 (m, 4H), 3.320 (s, 3H), 1.793 (m, 2H), 0.908-0.535 (m, 28H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C37H43Br2N3O2: 721.58, found: 721 (M+).
3,9-dibromo-12,13-bis(2-ethylhexyl)-12,13-dihydrofuro[3,4-c]indolo[2,3-a]carbazole-5,7-dione (8)
오븐 건조한 2-neck 플라스크에 화합물(6) (2.3 g, 3.18 mmol), KOH (894.2 mg, 15.94 mmol)를 넣고 t-BuOH (60 mL)을 첨가하여 교반시킨다. 이후 90 ℃ 에서 3시간 동안 reflux 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 식지 않은 반응 혼합물을 아세트산 (60mL)에 부은 후 2시간 동안 교반시켜 반응을 종결시킨다. 이후 2M HCl (30mL)를 첨가하고 30분 동안 더 교반시킨다. 생성되는 노란색 침전을 필터하고 증류수로 씻은 후 오븐에서 건조하여 노란색 고체 생성물을 얻는다. (2.18 g, yield: 96.76%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.277 (d, 2H), 7.742 (dd, 2H), 7.494 (d, 2H), 4.576 (m, 4H), 1.784 (m, 2H), 0.891-0.536 (m, 28H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C36H40Br2N2O3: 708.54, found: 708 (M+).
2,10-dibromo-12,13-bis(2-ethylhexyl)-12,13-dihydrofuro[3,4-c]indolo[2,3-a]carbazole-5,7-dione (9)
화합물(8)과 동일한 방법으로 진행하였다. 화합물(7) (2.3 g, 3.18 mmol), KOH (894.2 mg, 15.94 mmol), t-BuOH (60 mL), 아세트산 (60 mL), 2M HCl (30 mL)을 사용하였으며, 노란색 고체 생성물을 얻는다. (2.18 g, yield: 96.76%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 8.986 (d, 2H), 7.765 (d, 2H), 7.588 (dd, 2H), 4.558 (m, 4H), 1.816 (m, 2H), 0.891-0.548 (m, 28H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C36H40Br2N2O3: 708.54, found: 708 (M+).
3,9-dibromo-6,12,13-tris(2-ethylhexyl)-12,13-dihydro-5
H
-indolo[2,3-
a
]pyrrolo[3,4-
c
]carbazole-5,7(6
H
)-dione (10)
오븐 건조한 Schlenk 플라스크에 화합물(8) (2.0 g, 2.82 mmol), imidazole (15 g)을 넣는다. 90 ℃ 에서 교반하여 imidazole이 녹으면서 용액 상태가 되면 2-ethyl-1-hexylamine (1.02 mL, 6.21 mmol)을 syringe를 통해 천천히 첨가한다. 이후 160℃ 에서 overnight 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 80℃까지 식힌 혼합물에 에탄올 (25mL)를 첨가하여 반응을 종결시킨다. 다시 상온까지 식힌 후 2M HCl (100mL)에 부어서 2시간 동안 교반 시킨다. 생성되는 노란색 침전을 필터하고 증류수로 씻은 후 오븐에서 건조하면 노란색 고체 생성물을 얻는다. (2.275 g, yield: 98.4%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.442 (d, 2H), 7.680 (dd, 2H), 7.440 (d, 2H), 4.536 (m, 4H), 3.725 (d, 2H), 2.014 (m, 1H), 1.758 (m, 2H), 1.484-0.528 (m, 42H). 13C-NMR (300 MHz, CDCl3, ppm) δ 170.13, 142.46, 134.13, 130.10, 128.54, 125.74, 120.74, 119.26, 114.75, 113.75, 52.35, 42.37, 38.59, 37.95, 30.74, 29.83, 29.69, 28.80, 27.63, 24.06, 23.24, 22.72, 14.26, 14.21, 13.78, 10.64, 9.95. Mass (FAB+, m/z): calcd for C44H57Br2N3O2: 819.77, found: 819 (M+). Elem. Anal. calcd for C44H57Br2N3O2: C, 64.47; H, 7.01; Br, 19.49; N, 5.13; O, 3.90; found: C, 64.50; H, 7.03; N, 5.18; O, 3.91.
2,10-dibromo-6,12,13-tris(2-ethylhexyl)-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (11)
화합물(10)과 동일한 방법으로 진행하였다. 화합물(9) (2.0 g, 2.82 mmol), imidazole (15 g), 2-ethyl-1-hexylamine (1.02 mL, 6.21 mmol), 에탄올 (25 mL), 2M HCl (100 mL)을 사용하였으며, 노란색 고체 생성물을 얻는다. (2.282 g, yield: 98.7%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.141 (d, 2H), 7.707 (d, 2H), 7.519 (dd, 2H), 4.510 (d, 4H), 3.711 (d, 2H), 1.982 (m, 1H), 1.791 (m, 2H), 1.474-0.542 (m, 42H). 13C-NMR (300 MHz, CDCl3, ppm) δ 170.27, 144.81, 133.87, 127.33, 125.03, 122.98, 121.21, 120.59, 119.94, 115.37, 52.39, 42.22, 38.75, 37.90, 30.79, 29.63, 28.81, 27.53, 24.12, 23.23, 22.76, 14.23, 13.79, 10.66, 9.99. Mass (FAB+, m/z): calcd for C44H57Br2N3O2: 819.77, found: 819 (M+). Elem. Anal. calcd for C44H57Br2N3O2: C, 64.47; H, 7.01; Br, 19.49; N, 5.13; O, 3.90; found: C, 64.50; H, 7.04; N, 5.10; O, 3.86.
6,12,13-tris(2-ethylhexyl)-2,10-bis(3-hexylthiophen-2-yl)-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (12)
오븐 건조한 Schlenk 플라스크에 화합물(10) (1.0 g, 1.22 mmol), 3-hexylthiophene-2-boronic acid pinacol ester (790 mg, 2.68 mmol), Pd(PPh3)4 (141 mg, 0.12 mmol)을 넣고 질소 치환한다. 이후 질소로 가스 치환한 THF (20 mL)와 2M K2CO3 수용액 (10 mL)를 순서대로 첨가하고 70℃에서 reflux 하면서 overnight 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 플라스크를 상온까지 식히고 증류수 (100mL)에 부어서 반응을 종결시킨다. 1N HCl을 dropwise 하며 천천히 첨가하여 pH 중성을 확인한다. 이후 MC 로 추출한 유기층을 증류수와 brine으로 씻어낸 후, 무수 MgSO4로 물을 제거하고 필터 후 증류시킨다. 얻어진 어두운 노란색 crude를 MC : Hex (1:4)를 전개용매로 사용한 silica gel chromatography를 통해 정제하면 노란색 끈적한 고체 생성물을 얻는다. (1.08 g, yield: 89.01%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.286 (d, 2H), 7.610 (s, 2H), 7.505 (dd, 2H), 7.306 (d, 2H), 7.058 (d, 2H), 4.595 (d, 4H), 3.746 (d, 2H), 2.783 (t, 4H), 2.022 (m, 1H), 1.893 (m, 2H), 1.662 (m, 4H) 1.502-1.256 (m, 20H), 1.012-0.556 (m, 40H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C64H87N3O2S2: 994.54, found: 994 (M+).
6,12,13-tris(2-ethylhexyl)-2,10-bis(4-hexylthiophen-2-yl)-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (13)
화합물(12)와 동일한 방법으로 진행하였다. 화합물(11) (1.327 g, 1.619 mmol), 4-hexylthiophene-2-boronic acid pinacol ester (1.048 g, 3.56 mmol), Pd(PPh3)4 (187 mg, 0.162 mmol), THF (20 mL), 2M K2CO3 수용액 (10 mL), 증류수 (100 mL)를 사용하였고, 노란색 끈적한 고체 생성물을 얻는다. (1.13 g, yield: 70.18%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.219 (d, 2H), 7.733 (s, 2H), 7.662 (dd, 2H), 7.329 (s, 2H), 6.945 (s, 2H), 4.604 (q, 4H), 3.732 (d, 2H), 2.674 (t, 4H), 2.014 (m, 1H), 1.848 (m, 2H), 1.702 (m, 4H), 1.437-1.333 (m, 20H), 1.007-0.560 (m, 40H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C64H87N3O2S2: 994.54, found: 994 (M+).
2,10-bis(5-bromo-3-hexylthiophen-2-yl)-6,12,13-tris(2-ethylhexyl)-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (14)
오븐 건조한 100mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물(12) (431 mg, 0.433 mmol)을 넣고 CHCl3 (20 mL), 아세트산 (20 mL)를 첨가하여 모두 녹인다. N-Bromosuccinimide (154.1 mg, 0.866 mmol)을 첨가하고 빛을 가린 후, 상온 조건에서 overnight 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 증류수 (200 mL)에 부어서 반응을 종결시키고 NaHCO3 포화 수용액을 천천히 첨가하여 pH 중성을 확인한다. 이후 MC 로 추출한 유기층을 증류수와 brine으로 씻어낸 후, 무수 MgSO4로 물을 제거하고 필터 후 증류시킨다. 얻어진 어두운 노란색 crude를 MC : Hex (1:9)를 전개용매로 사용한 silica gel chromatography를 통해 정제하면 노란색의 끈적한 고체 생성물을 얻는다. (434.8 mg, yield: 87.14%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.281 (d, 2H), 7.539 (s, 2H), 7.436 (dd, 2H), 7.002 (s, 2H), 4.581 (d, 4H), 3.738 (d, 2H), 2.706 (t, 4H), 2.014 (m, 1H), 1.852 (m, 2H), 1.612 (m, 4H), 1.506-1.230 (m, 20H), 1.004-0.552 (m, 40H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C64H85Br2N3O2S2: 1152.33, found: 1152 (M+).
2,10-bis(5-bromo-4-hexylthiophen-2-yl)-6,12,13-tris(2-ethylhexyl)-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (15)
화합물(14)와 동일한 방법으로 진행하였다. 화합물(13) (399.4 mg, 0.4 mmol), N-Bromosuccinimide (142.4 mg, 0.8 mmol), CHCl3 (20 mL), 아세트산 (20 mL), 증류수 (100 mL)를 사용하였고, 노란색 끈적한 고체 생성물을 얻는다. (404 mg, yield: 87.65%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.226 (d, 2H), 7.635 (s, 2H), 7.580 (dd, 2H), 7.171 (s, 2H), 4.594 (q, 4H), 3.728 (d, 2H), 2.624 (t, 4H), 2.001 (m, 1H), 1.821 (m, 2H), 1.671 (m, 4H), 1.493-1.313 (m, 20H), 1.004-0.561 (m, 40H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C64H85Br2N3O2S2: 1152.33, found: 1152 (M+).
(2) 고분자 유도체 합성
Yamamoto 교차결합 중합 반응
오븐 건조한 Schlenk 플라스크를 토치로 굽고, 질소 치환을 3회 반복한다. 플라스크에 4.0 당량의 Ni(COD)2, 1,5-cyclooctadiene (COD), 2,2'-bipyridyl (Bpy)을 넣고, 질소로 가스 치환한 DMF : Toluene (1:1) 혼합 용매 (2 mL)를 첨가하여 녹인다. 80℃ 에서 1시간 동안 활성화 시킨다. 1시간 후, 질소로 가스 치환한 DMF : Toluene (1:1) 혼합 용매 (3 mL)에 녹인 IBC 단량체 1.0 당량을 cannular를 사용해서 첨가하고, 빛을 가린 채 80℃ 에서 4일 동안 반응을 진행한다. 4일 후 반응 혼합물을 상온까지 식히고 2M HCl (3 mL)을 첨가하여 반응을 종결시킨다. CHCl3로 추출한 유기층을 2M HCl (150 mL), EDTA 포화 수용액 (150 mL), NaHCO3 포화 수용액 (150 mL)으로 각각 두 번씩 씻어주고, 다시 brine으로 씻어 중화시킨다. 무수 MgSO4로 물을 제거하고 필터 후 증류시킨다. 얻어진 crude는 메탄올, n-hexane, 아세톤, CHCl3 순서로 Soxhlet extraction을 진행한다. CHCl3 fraction을 증류하고, 메탄올에 dropping하면 생성되는 침전을 필터하고 오븐에서 건조하여 고분자 고체를 얻는다.
PIBC2EH (화학식 8의 정공 전달 화합물)
Yamamoto 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(6) (300 mg, 0.42mmol), Ni(COD)2 (404 mg, 1.47mmol), 1,5-cyclooctadiene (COD; 0.18 mL, 1.47mmol), 2,2'-bipyridyl (Bpy; 229.6 mg, 1.47mmol)을 사용하였으며, 노란색 고체 고분자를 얻는다. (176.3 mg, yield: 74.72%). Mn: 37,029 Da.
PIBC3EH-5 (화학식 9의 정공 전달 화합물)
Yamamoto 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(10) (500 mg, 0.61mmol), Ni(COD)2 (671 mg, 2.44mmol), 1,5-cyclooctadiene (COD; 0.3 mL, 2.44mmol), 2,2'-bipyridyl (Bpy; 381 mg, 2.44mmol)을 사용하였으며, 노란색 고체 고분자를 얻는다. (315.3 mg, yield: 78.32%). Mn: 76,680 Da.
PIBC3EH-6 (화학식 10의 정공 전달 화합물)
Yamamoto 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(11) (500 mg, 0.61mmol), Ni(COD)2 (671 mg, 2.44mmol), 1,5-cyclooctadiene (COD; 0.3 mL, 2.44mmol), 2,2'-bipyridyl (Bpy; 381 mg, 2.44mmol)을 사용하였으며, 노란색 고체 고분자를 얻는다. (393.1 mg, yield: 97.64%). Mn: 80,891 Da.
Stille 교차결합 중합 반응
오븐 건조한 Schlenk 플라스크를 토치를 사용하여 굽고, 질소 치환을 3회 반복한다. 플라스크에 IBC 단량체 1.0 당량과 Trimethylstannyl (Sn(CH3)3) 작용기가 치환된 단량체 1.0 당량, Pd2(dba)3 (3 mol%), PPh3 (12 mol%)를 넣고 한 번 더 질소로 치환한다. 질소로 가스 치환한 Toluene (4 mL)과 DMF (0.4 mL) 혼합 용매를 cannular를 통해 첨가한 후, 빛을 가린 채 115℃ 에서 24시간 동안 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 상온까지 식힌 후 메탄올에 dropping하여 고분자 crude를 얻는다. 메탄올, n-hexane, CHCl3 순서로 Soxhlet extraction을 진행한 후, CHCl3 fraction을 증류하고, 메탄올에 다시 한 번 dropping하면 생성되는 침전을 필터하고 오븐에서 건조하여 고분자 고체를 얻는다.
PIBC2EH-Th (화학식 11의 정공 전달 화합물)
Stille 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(6) (200 mg, 0.277 mmol), 2,5-bis(trimethylstannyl)thiophene (113.5 mg, 0.277 mmol), Pd2(dba)3 (7.7 mg, 8.4 μmol), PPh3 (8.8 mg, 33.6 μmol)을 사용하였으며, 짙은 빨간색 고체 고분자를 얻는다. (157.2 mg, yield: 88.14%). Mn: 3,277 Da.
PIBC2EH-BT (화학식 12의 정공 전달 화합물)
Suzuki-Miyaura 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(6) (200 mg, 0.277 mmol), 2,1,3-Benzothiadiazole-4,7-bis(boronic acid pinacol ester) (107.57 mg, 0.277mmol), Pd2(dba)3 (7.7 mg, 8.4 μmol), PPh3 (8.8 mg, 33.6 μmol), Aliquat 336 (1방울)을 사용하였고, 황토색 고체 고분자를 얻는다. (148.8 mg, yield: 77.19%), Mn: 6,137 Da.
PIBC2EH-DTBT (화학식 13의 정공 전달 화합물)
Stille 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(6) (200 mg, 0.277 mmol), 4,7-bis(5-(trimethylstannyl)thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole (190.8 mg, 0.304 mmol), Pd2(dba)3 (7.7 mg, 8.4 μmol), PPh3 (8.8 mg, 33.6 μmol)를 사용하였고, 짙은 자주색 고체 고분자를 얻는다. (70.4 mg, yield: 29.55%). Mn: 2,223 Da.
PIBC3EH-3HTh (화학식 11의 정공 전달 화합물)
Yamamoto 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(14) (272 mg, 0.236mmol), Ni(COD)2 (259.6 mg, 0.944mmol), 1,5-cyclooctadiene (COD; 0.15 mL, 0.944mmol), 2,2'-bipyridyl (Bpy; 147.4 mg, 0.944mmol)을 사용하였으며, 노란색 고체 고분자를 얻는다. (156 mg, yield: 66.60%). Mn: 16,150 Da.
PIBC3EH-4HTh (화학식 12의 정공 전달 화합물)
Yamamoto 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(15) (330 mg, 0.286mmol), Ni(COD)2 (315 mg, 1.145mmol), 1,5-cyclooctadiene (COD; 0.17 mL, 1.145mmol), 2,2'-bipyridyl (Bpy; 179 mg, 1.145mmol)을 사용하였으며, 노란색 고체 고분자를 얻는다. (212.4 mg, yield: 74.82%). Mn: 32,217 Da.
Suzuki-Miyaura 교차결합 중합 반응
오븐 건조한 Schlenk 플라스크를 토치를 사용하여 굽고, 질소 치환을 3회 반복한다. 플라스크에 IBC 단량체 1.0 당량과 2,1,3-Benzothiadiazole-4,7-bis(boronic acid pinacol ester) 1.1 당량, Pd2(dba)3 (4 mol%), PPh3 (16 mol%), Aliquat 336 1방울을 넣고 한 번 더 질소로 치환한다.
질소로 가스 치환한 Toluene (4 mL)과 2M K3PO4 3차 증류수 수용액 (0.4 mL)을 cannular를 통해 첨가하고, 빛을 가린 채 115℃ 에서 3일 동안 반응을 진행한다. 반응이 완결되면 상온까지 식힌 후 메탄올에 dropping하여 고분자 crude를 얻는다. 메탄올, n-hexane, 아세톤, CHCl3 순서로 Soxhlet extraction을 진행한 후, CHCl3 fraction을 증류하고, 메탄올에 다시 한 번 dropping하면 생성되는 침전을 필터하고 오븐에서 건조하여 고분자 고체를 얻는다.
PIBC3EH-3HDTBT (화학식 16의 정공 전달 화합물)
Suzuki-Miyaura 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(14) (210 mg, 0.182mmol), 2,1,3-Benzothiadiazole-4,7-bis(boronic acid pinacol ester) (77.8 mg, 0.200mmol), Pd2(dba)3 (6.67 mg, 0.007mmol), PPh3 (7.64 mg, 0.029mmol), Aliquat 336 (1방울)을 사용하였고, 짙은 자주색 고체 고분자를 얻는다. (138 mg, yield: 67.30%). Mn: 13,557 Da.
PIBC3EH-4HDTBT (화학식 17의 정공 전달 화합물)
Suzuki-Miyaura 교차결합 반응을 통해 합성하였다. 화합물(15) (291 mg, 0.252mmol), 2,1,3-Benzothiadiazole-4,7-bis(boronic acid pinacol ester) (107.8 mg, 0.278mmol), Pd2(dba)3 (9.25 mg, 0.01mmol), PPh3 (10.6 mg, 0.04mmol), Aliquat 336 (1방울)을 사용하였고, 자주색 고체 고분자를 얻는다. (278.3 mg, yield: 98.02%). Mn: 28,776 Da.
(3) 고분자 유도체의 특성 분석
1) 알킬사슬 효과
상기 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH) 및 상기 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)은 GPC 측정에서 분자량은 각각 37,029 Da와 76,680 Da로 측정되었다(표 1 참조).
상기 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)은 상기 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH)과 비교하여, 알킬 사슬이 추가되었다. 이를 통해 알킬 사슬이 증가하면서 증가한 용해도로 인해 고분자의 중합도가 높아진 것을 확인하였다.
절대 양자 효율 측정 결과는 한 가지 차이를 보였는데, 상기 화학식 8의 정공 전달 화합물(PIBC2EH)의 경우 용액 17.1%, 필름 32.3%, 상기 화학식 9의 정공 전달 화합물(PIBC3EH-5)은 용액 34.2%, 필름 35.6%의 값을 나타내면서 용액 상태에서의 형광 효율은 PIBC3EH-5 (화학식 9)에서 증가한 것을 확인할 수 있었다(표 1 참조). 광전자 분광법으로 측정한 HOMO 에너지 준위도 -5.53eV로 동일하게 측정되었다(표 1 참조).
상기 표 1에서, 수평균 분자량은 각 정공 전달 화합물을 클로로포름에 녹여 GPC로 측정하였고, HOMO는 각 정공 전달 화합물을 스핀코팅의 방법으로 제작한 필름에 대하여 광전자 스펙트로미터(photoelectronic spectrometer, AC-2)로 측정하였다.
광발광 양자수율은 3.2인치 적분구를 장착한 광발광 분광기(photoluminescence spectrometer)를 이용하여 각 정공 전달 화합물을 클로로포름에 녹인 용액과 스핀코팅의 방법으로 제작한 필름에 대하여 측정하였다.
도 2에 도시한 TGA 결과에서 PIBC2EH (화학식 8), PIBC3EH-5 (화학식 9) 두 고분자의 5% 중량 손실 온도는 각각 344℃, 337℃로 나타났으며, DSC를 통해 비정형의 구조를 확인하였다.
두 고분자의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼은 거의 동일하게 나타나는 것을 확인하였으며, 광학적 밴드갭 또한 2.47 eV와 2.49 eV로 유사한 값을 보였다(도 3 참조). 도 4에는 두 고분자의 형광 스펙트럼을 나타냈으며, 이들 고분자도 필름 상태에서 청색 편이 현상을 확인하였다.
2) 공중합체 효과 (I): PIBC3EH-5 (화학식 9의 정공 전달 화합물)
화학식 8의 정공 전달 화합물(호모폴리머)에 다양한 전자주개, 받개 단량체들과의 공중합들 통해 얻어진 화학식 11 내지 13의 정공 전달 화합물을 통해서 공중합체 효과(copolymer effect)를 관찰하였다.
새로 합성된 공중합체 고분자들의 수평균 분자량은 2,000 내지 6,000 Da으로 측정되었으며, 전체적으로 낮은 것을 확인 할 수 있다(표 2 참조). 이러한 결과는 고분자 물질의 제한된 용해도에 기인한 것으로 판단하였다.
TGA 측정 결과 합성된 고분자들의 열적 안정성에는 큰 차이가 나타나지 않았으며(도 5), DSC를 통해 이들 고분자 역시 비정형 구조를 갖는 것을 확인하였다.
도 6과 7에 각각 용액 상태(1ㅧ10-5M CHCl3 용액)와 필름 상태에서의 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼을 나타내었다. 측정된 결과를 통해 전자받개 물질인 DTBT(2개의 티오펜과 1개의 벤조티아디아졸 연결) 단위와의 공중합체인 PIBC2EH-DTBT 고분자(화학식 13)가 1.76 eV의 낮은 밴드갭을 보이며, 가장 효과적인 밴드갭의 감소가 가능한 것을 확인하였다. 이러한 결과는 화학식 8의 정공 전달 화합물의 단량체가 전자받개 물질과 효과적인 D-A(전자주개-전자받개) 구조를 형성하는 것이 가능하는 것을 의미하며, 이를 통해 화학식 8의 정공 전달 화합물의 단량체는 전자주개적 특성을 갖는다는 것을 확인하였다.
용액 상태에서의 순환 전압-전류법을 통해 측정한 고분자들의 HOMO 에너지 준위는 PIBC2EH-Th(화학식 11)의 경우 -5.62 eV, PIBC2EH-BT (화학식 12) -5.70 eV, PIBC2EH-DTBT (화학식 13) -5.14 eV로 확인하였다 (표 2).
상기 표 2에서, 수평균 분자량은 GPC로 측정하였고, 화학식 8의 HOMO 준위는 스핀코팅된 필름을 광전자스펙트로미터로 측정하였으며, 화학식 11, 12, 13의 HOMO는 각 정공전달화합물을 THF용매에 녹여 순환전압전류법(cyclic voltammetry; CV)로 측정하였다.
3) 공액 연결 위치 효과
화학식 8의 고분자의 중심 구조인 인돌로카바졸은 메타 위치와 파라 위치로 공액 구조의 형성이 가능하다. 이러한 공액 구조의 위치 차이는 전체 고분자의 물성에 영향을 주는 것으로 생각되며, 이를 확인하기 위해 메타 위치인 5번과 파라 위치인 6번으로 사슬을 이루는 두 고분자 (화학식 9, 화학식 10)를 합성하였다.
GPC를 통해 측정한 두 고분자의 분자량은 PIBC3EH-5(화학식 9)가 76,680 Da였으며 PIBC3EH-6(화학식 10)은 80,891 Da로 확인하였다(표 3). Yamamoto 반응을 통해 합성한 동종 중합체의 경우 50 kDa - 60 kDa 정도의 중합도가 높은 수준으로 보고되어 있는 것을 생각했을 때, 두 고분자 모두 매우 높은 중합도의 구현이 가능한 것을 확인하였다.
TGA 측정에서 두 고분자는 337℃, 334℃에서 각각 5% 중량 손실을 보이며 높은 열적 안정성을 보여주었다(도 8). DSC 측정을 통해서는 두 고분자의 비정형 구조를 확인하였다.
도 9에 나타낸 자외선-가시광선 흡광 스펙트럼에서, PIBC3EH-5(화학식 9)에 비해 PIBC3EH-6(화학식 10)의 경우 red shift한 π-π* 전이 밴드를 나타내면서 더 효과적인 공액 구조의 형성과 π-π stacking 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 두 고분자의 형광 스펙트럼을 통해서도 확인할 수 있다(도 10).
절대 양자 효율 측정에서도 PIBC3EH-6 고분자(화학식 10)의 경우 용액 31.3%, 필름 7.8%의 더 큰 형광 소강 현상을 확인하였으며, 이를 통해 필름 상태에서의 강한 π-π stacking 구조를 확인하였다(표 3).
HOMO 에너지 준위는 PIBC3EH-5(화학식 9) (-5.53eV)에 비해 PIBC3EH-6 (화학식 10) (-5.64eV)가 더 낮게 형성되는 것을 확인하였으며(Table 3), 두 고분자의 정공 이동도 측정 결과, PIBC3EH-5 (화학식 9)는 7.55 x 10-4 cm2Ⅴ-1sec-1, PIBC3EH-6(화학식 10)은 1.30 x 10-3 cm2Ⅴ-1sec-1의 값을 non-doping 조건에서 각각 나타내었다(도 11). 또한, 공액 구조가 주쇄인 인돌로카바졸의 파라 위치인 6번 위치로 연결된 경우에 더 높은 정공 이동도를 나타내는 것을 확인하였다.
상기 표 3에서, 수평균 분자량은 GPC로 측정하였고, HOMO는 광전자 스펙트로미터(photoelectronic spectrometer)로 측정하였다.
4) 공액 치환체 효과 (II): PIBC3EH-6(화학식 10의 정공 전달 화합물) 공중합체
화학식 10의 고분자의 용해도와 에너지 준위의 조절을 위해, 각각 3번과 4번 위치에 hexyl 구조가 치환된 티오펜(thiophene)을 공중합체 구조로 사용하여 새로운 고분자를 합성하였으며, 밴드집을 효과적으로 줄이는 것이 가능한 것으로 확인된 전자받개 단위인 BT 단위(벤조티아디아졸)와도 공중합체를 합성하였다.
티오펜을 공액 치환하여 합성한 고분자들의 특성은 표 5에 나타내었다. 각 고분자의 분자량은 PIBC3EH-3HTh (화학식 14) 16,150 Da, PIBC3EH-4HTh (화학식 15) 32,217 Da, PIBC3EH-3HDTBT (화학식 16) 13,557 Da, PIBC3EH-4HDTBT (화학식 17) 28,776 Da으로 각각 확인하였다(Table 4). 이를 통해 4-hexyl thiophene을 공액 치환체로 사용한 경우에 더 높은 분자량을 갖는 것을 확인하였다.
TGA 측정을 통해 합성한 고분자들은 376℃, 402℃, 389℃, 408℃에서 5% 중량 손실을 각각 나타내는 것을 확인하였으며, 이는 공액 치환체가 도입되지 않은 PIBC3EH-6에 비해 열적 안정성이 증가한 것을 보여준다(도 12, 도 13). 열적 안정성에서도 4-hexyl thiophene을 사용한 경우가 더 높은 것을 확인하였다. 또한, 이들 고분자에서도 특별한 열적 거동은 관찰되지 않는 것을 DSC를 통해 확인하였다.
자외선-가시광선 흡광 스펙트럼을 보면, 동종 중합체의 경우 광학적 특성이 크게 변하지 않은 것을 확인하였으며, 광학적 밴드갭은 PIBC3EH-3HTh (화학식 14) 2.50 eV, PIBC3EH-4HTh (화학식 15) 2.56 eV로 PIBC3EH-6 (화학식 10)의 2.64 eV에 비해 다소 감소한 것을 확인하였다(도 14). 공중합체의 흡광 스펙트럼은 도 15에 나타내었다. 다시 한 번 ICT 밴드와 감소한 밴드갭을 확인하였으며, 3-hexyl thiophene을 사용한 고분자의 밴드갭이 더 줄어든 것을 확인하였다(PIBC3EH-3HDTBT (화학식 16); 2.03 eV, PIBC3EH-4HDTBT(화학식 17): 2.18 eV). 이들 고분자의 형광 스펙트럼은 도 16과 도 17에 각각 도시하였다.
합성된 고분자들은 PIBC3EH-6 (화학식 10)의 경우와 마찬가지로 용액과 필름에서의 절대 양자 효율이 크게 소강되는 것이 관찰되었으며, 이를 통해 PIBC3EH-6 (화학식 10)이 갖는 효율적인 π-π stacking 구조가 해당 고분자들에서도 유지되는 것을 확인하였다(표 4). 특히, PIBC3EH-3HDTBT (화학식 16)와 PIBC3EH-4HDTBT (화학식 17)는 레디 에미터(red-emitter)임에도 불구하고, 용액 상태에서 각각 71%, 92%의 매우 높은 형광 효율을 나타내었으며, PIBC3EH-4HDTBT (화학식 17)의 경우는 필름 상태에서도 22%의 높은 값을 갖는 것을 확인하였다.
상기 표 4에서, 수평균 분자량은 GPC로 측정하였고, HOMO는 광전자 스펙트로미터(photoelectronic spectrometer)로 측정하였다.
[화학식 5] (직발서상 5-MeO-IBC)
12,13-bis(2-ethylhexyl)-3,9-bis(4-methoxyphenyl)-6-methyl-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (5-MeO-IBC)
질소 기체로 충전된 50ml schlenk flask에 화합물(6) (200mg, 0.28mmol), 4-methoxyphenylboronic acid(106mg, 0.70mmol), K2CO3 (1.38g, 10mmol), PdCl2(PPh3)2 (9.8mg, 0.014mmol), PPh3 (7.4mg, 0.028mmol)를 넣었다. 그리고 무수 DMF(18ml) 및 증류수 (2ml)를 넣고 110℃에서 24h 동안 가열 교반하였다. 혼합물을 상온으로 식힌 후
증류수 (~50ml) 넣고 필터 한 후, EA : Hex (1:4) column 정제하면 노란색 고체 생성물을 얻었다. (127.2mg, 수율: 58.5%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 9.485 (d, 2H), 7.838 (m, 2H), 7.762 (m, 4H), 7.660 (d, 1H), 7.063 (m, 4H), 4.635 (m, 4H), 3.882 (s, 6H), 3.307 (s, 3H), 1.884 (m, 1H), 0.960-0.539 (m, 28H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C51H57N3O4: 775.43, found: 775.44.
[화학식 6] (직발서상 5-TPA-IBC)
3,9-bis(diphenylamino)-12,13-bis(2-ethylhexyl)-6-methyl-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (5-TPA-IBC)
질소 기체로 충전된 50ml schlenk flask에 화합물(6) (1.0g, 1.386mmol), diphenyl amine (1.03g, 6.10mmol), Pd(dba)3 (223.4mg, 0.24mmol), JohnPhos (291.2mg, 0.98mmol), NaOtBu (1.17g, 0.012mol)를 넣었다. 그리고 무수 톨루엔 (20ml)를 넣고 100℃에서 24h 동안 가열 교반하였다. 혼합물을 상온으로 식힌 후 디클로로메탄을 넣어 희석 한 후 celite 필터를 진행하였다. 용매를 제거 한 후 디클로메탄: 헥산 (1:1) column 정제하면 오렌지색 고체 생성물을 얻었다. (350mg, 수율: 28.1%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 8.974 (d, 2H), 7.552 (d, 2H), 7.378 (m, 2H), 7.263 (t, 8H), 7.119 (d, 8H), 6.987 (t, 4H), 4.582 (d, 4H), 3.118 (s, 3H), 1.866 (m, 1H), 0.876-0.510 (m, 28H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C61H63N5O2: 898.21, found: 898.50.
[화학식 7] (직발서상 5-MeOTPA-IBC)
3,9-bis(bis(4-methoxyphenyl)amino)-12,13-bis(2-ethylhexyl)-6-methyl-12,13-dihydro-5H-indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole-5,7(6H)-dione (5-MEOTPA-IBC)
질소 기체로 충전된 50ml schlenk flask에 화합물(6) (200mg, 0.28mmol), 4,4'-DiOMe-Diphenylamine (192.5mg, 0.84mmol), Pd(dba)3 (15.4mg, 0.017mmol), JohnPhos (20.1mg, 0.067mmol), NaOtBu (161.4mg, 1.68mmol)를 넣었다. 그리고 무수 톨루엔 (4ml)를 넣고 100℃에서 24h 동안 가열 교반하였다. 혼합물을 상온으로 식힌 후 디클로로메탄을 넣어 희석 한 후 celite 필터를 진행하였다. 용매를 제거한 후 디클로메탄: 헥산 (1:1) column 정제하면 빨간색 고체 생성물을 얻었다. (30mg, 수율: 10.5%). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 8.861 (d, 2H), 7.468 (d, 2H), 7.275 (m, 2H), 7.047 (m, 8H), 6.832 (m, 8H), 4.540 (d, 4H), 3.785 (s, 12H), 3.126 (s, 3H), 1.825 (m, 1H), 0.878-0.567 (m, 28H). Mass (FAB+, m/z): calcd for C65H71N5O4: 1017.54, found: 1017.54.
상기 표 5에서 Tg는 유리전이온도를 의미하며, 시차주사열량계(DSC)를 통하여 측정하였다. 용액상태의 HOMO 에너지 준위는 각 정공전달화합물이 포함된 디클로로메탄 용액을 순환전압전류법(CV)으로 측정하였으며, 필름상태의 HOMO 에너지 준위는 각 정공전달화합물을 스핀코팅하여 제작한 필름을 광전자분광법(AC-2모델)을 통하여 측정하였다. 용해도는 각 정공전달화합물을 클로로포름에 포화될때까지 녹이는 방식으로 측정하였다.
화학식 5, 화학식 6, 화학식 7의 정공 전달 물질의 정공 이동도를 측정하였고, 그 결과를 도 18 내지 도 20에 각각 나타내었다.
정공이동도를 space charge limited current (SCLC) 모델을 이용하여 측정하였다. 소자구조는 ITO/PEDOT:PSS/화학식5,6,7/MoO3/Ag 이며 방법은 다음과 같다.
Glass/ITO 기판 위 PEDOT:PSS를 30nm 코팅 후 150도에서 10분간 열처리하고, 화학식 5, 6, 7 물질을 각각 70nm, 85nm, 85nm 씩 코팅하였다. 다음으로 MoO3 5nm, Ag 100nm를 증착하여 전류-전압 특성을 측정하여 Mott-Gurney law를 활용하여 정공 이동도를 도출하였다.
실시예 2: 태양전지 제조
초음파세척기를 이용하여 전도성 글래스 기판 (Indium tin oxide, ITO)을 deionized water, acetone, isopropanol에 각각 20분씩 세척하였다. 상기 ITO 기판을 30분간 오존처리 후 징크옥사이드 용액을 30nm 두께로 스핀코팅하여 200도에서 10분간 열처리 하였다. 이후, PCBM([6, 6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester) 용액을 70nm 두께로 스핀코팅하고 50wt% 농도의 CH3NH3PbI3 용액을 스핀코팅하여 450~500nm 두께의 박막을 형성 하였다.
다음으로, 화학식 7의 정공 전달 화합물 (50mg)을 1 mL의 클로로벤젠에 용해시켜, 17.5ul Li-TFSI (520mg/ml), 14.4ul TBP(4-tert-butylpyridine)의 첨가제를 넣어 용액을 제조하고, 이를 상기 광흡수층 상에 스핀 코팅하여 정공 전달층을 형성하였다. 이후, 상기 정공 전달층 상에 금(Au)을 약 80 nm 두께로 증착하여 유/무기 페로브스카이트 태양전지를 완성하였다.
실시예 3: 태양전지 제조
상기 정공 전달층 상에 금(Au) 대신에 MoO3/Ag 을 사용한 점을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 유/무기 페로브스카이트 태양전지를 완성하였다.
태양전지의 성능평가
상기에서 제조된 실시예 2 및 3의 유/무기 페로브스카이트 태양전지를 사용하여 광전류-전압을 측정하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 상기 측정은 솔라 시뮬레이터를 이용하였고, 측정 조건은 AM 1.5 (1 sun, 100mW/cm2)이었다.
상기 표 6에서, Jsc는 단락 광전류 밀도(short-circuit photocurrent density), Voc는 개방 전압(opencircuit photovoltage), FF는 충전 인자(fill factor), PCE는 전체 광변환 효율을 나타낸다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
Claims (6)
- 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 정공 전달 화합물.
[화학식 1]
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 할로겐, SO3H, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기임) , 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기이다. - 제1항에 있어서,
상기 정공 전달 화합물이 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물인 정공 전달 화합물.
[화학식 2]
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 화학식 1과 동일하고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이다.
[화학식 3]
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 상기 화학식 1에서와 동일하고, n은 1 내지 100,000의 정수이다.
[화학식 4]
상기 식에서, R1 및 R2 의 정의는 상기 화학식 1에서와 동일하고, Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, n은 1 내지 100,000의 정수이다. - 제2항에 있어서,
상기 R1 및 R2 가 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기이고,
상기 Ar1 및 Ar2가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 -N(R')(R'') (R'과 R"은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C20 헤테로아릴기임)이고,
상기 Ar3가 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C25 헤테로아릴렌기인 정공 전달 화합물. - 제2항에 있어서,
상기 R1 및 R2 가 각각 독립적으로 수소; 또는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, 2-에틸헥실, n-노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 트리플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸이고,
상기 Ar1 및 Ar2가 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐, 플루오레닐, 페난트릴, 트리페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일, 아니솔기(anisole)(메톡시페닐), 디페닐아민기(diphenyl amine), 비스(4-메톡시페닐)아민기(bis(4-methoxyphenyl)amine), 퓨릴, 티오페닐, 이미다졸릴, 티에닐, 벤조티에닐, 피리딜, 피라지닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이미다졸릴, 푸라닐, 벤조푸라닐, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아진일, 테트라진일, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라잔일, 피라졸릴, 피롤릴, 벤조이속사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조옥사졸릴, 이소인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 벤조티아디아졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 신놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴녹살리닐, 카바졸릴, 페난트리딘일, 벤조디옥솔릴, 디벤조퓨란닐, 디벤조티오페닐, 2-피리도닐, N-알킬-2-피리도닐, 피라지노닐, 피리다지노닐, 피리미디노닐, 옥사졸로닐이고,
상기 Ar3가 페닐렌, 나프틸렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 안트릴렌, 인데닐렌, 플루오레닐렌, 페난트릴렌, 트리페닐레닐렌, 피렌일렌, 페릴렌일렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 플루오란텐일렌, 퓨릴렌, 티오페닐렌, 이미다졸릴렌, 티에닐렌, 벤조티에닐렌, 피리딜렌, 피라지닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 이미다졸릴렌, 푸라닐렌, 벤조푸라닐렌, 티아졸릴렌, 티아디아졸릴렌, 이소티아졸릴렌, 이속사졸릴렌, 옥사졸릴렌, 옥사디아졸릴렌, 트리아진일렌, 테트라진일렌, 트리아졸릴렌, 테트라졸릴렌, 퓨라잔일렌, 피라졸릴렌, 피롤릴렌, 벤조이속사졸릴렌, 벤조이미다졸릴렌, 벤조티아졸릴렌, 벤조이소티아졸릴렌, 벤조옥사졸릴렌, 이소인돌릴렌, 인돌릴렌, 인다졸릴렌, 벤조티아디아졸릴렌, 퀴놀릴렌, 이소퀴놀릴렌, 신놀리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 카바졸릴렌, 페난트리딘일렌, 벤조디옥솔릴렌, 디벤조퓨란닐렌, 디벤조티오페닐렌, 2-피리도닐렌, N-알킬-2-피리도닐렌, 피라지노닐렌, 피리다지노닐렌, 피리미디노닐렌, 옥사졸로닐렌인 정공 전달 화합물. - 제2항에 있어서,
상기 정공 전달 화합물이 하기 화학식 5 내지 17로 표시되는 화합물인 정공 전달 화합물.
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
[화학식 15]
[화학식 16]
[화학식 17]
상기 화학식 8 내지 17에서 n은 1 내지 100,000의 정수이다. - 제1 전극;
상기 제1 전극상에 배치되고 금속 산화물을 포함하는 반도체층;
상기 반도체층 상에 배치되고 페로브스카이트 화합물을 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 배치된 정공 전달층; 및
상기 정공 전달층 상에 배치된 제2 전극;을 포함하고,
상기 정공 전달층은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 정공 전달 화합물을 포함하는 태양전지.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170051401 | 2017-04-20 | ||
| KR20170051401 | 2017-04-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180118078A true KR20180118078A (ko) | 2018-10-30 |
| KR102030001B1 KR102030001B1 (ko) | 2019-10-08 |
Family
ID=64100761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180046285A KR102030001B1 (ko) | 2017-04-20 | 2018-04-20 | 정공 전달 화합물, 및 이를 포함하는 태양전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102030001B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021107674A1 (ko) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | 경상국립대학교산학협력단 | 신규한 화합물 및 이를 이용하는 유기 전자 소자 |
| KR20210067917A (ko) * | 2019-11-29 | 2021-06-08 | 경상국립대학교산학협력단 | 신규한 화합물 및 이를 이용하는 유기 전자 소자 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160098093A (ko) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | 성균관대학교산학협력단 | 나노와이어 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법 |
-
2018
- 2018-04-20 KR KR1020180046285A patent/KR102030001B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160098093A (ko) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | 성균관대학교산학협력단 | 나노와이어 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021107674A1 (ko) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | 경상국립대학교산학협력단 | 신규한 화합물 및 이를 이용하는 유기 전자 소자 |
| KR20210067917A (ko) * | 2019-11-29 | 2021-06-08 | 경상국립대학교산학협력단 | 신규한 화합물 및 이를 이용하는 유기 전자 소자 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102030001B1 (ko) | 2019-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101548764B1 (ko) | 전자 공여성 유기 재료, 광 기전력 소자용 재료 및 광 기전력 소자 | |
| TWI470000B (zh) | 光伏元件用材料及光伏元件 | |
| JP5685778B2 (ja) | 光電池およびジケトンベースのポリマーを含む、有機電子素子およびポリマー | |
| Ashraf et al. | Fused ring thiophene-based poly (heteroarylene ethynylene) s for organic solar cells | |
| JP5900084B2 (ja) | 電子供与性有機材料、それを用いた光起電力素子用材料および光起電力素子 | |
| TWI671303B (zh) | 用於高效率有機光伏之卟啉材料之設計及合成 | |
| KR102291239B1 (ko) | N-형 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 유기 태양전지 | |
| Wong et al. | Synthesis, characterization and photovoltaic properties of a low-bandgap platinum (II) polyyne functionalized with a 3, 4-ethylenedioxythiophene-benzothiadiazole hybrid spacer | |
| Wang et al. | Tuning the photovoltaic performance of BT-TPA chromophore based solution-processed solar cells through molecular design incorporating of bithiophene unit and fluorine-substitution | |
| Raj et al. | Donor conjugated polymers-based on alkyl chain substituted oligobenzo [c] thiophene derivatives with well-balanced energy levels for bulk heterojunction solar cells | |
| Mahesh et al. | Role of cyano substituents on thiophene vinylene benzothiadiazole conjugated polymers and application as hole transporting materials in perovskite solar cells | |
| KR102030001B1 (ko) | 정공 전달 화합물, 및 이를 포함하는 태양전지 | |
| JP2012009814A (ja) | 光起電力素子用材料および光起電力素子 | |
| Raj et al. | Photovoltaic studies on perylene diimide-based copolymers containing electronic push–pull chromophores | |
| KR20140114712A (ko) | 유기 반도체 화합물 및 제조방법과 이를 포함하는 유기전자소자 | |
| Reddy et al. | Hetero aromatic donors as effective terminal groups for DPP based organic solar cells | |
| WO2013047293A1 (ja) | 光電変換素子 | |
| KR101905088B1 (ko) | 포스핀 옥사이드기를 포함하는 유기 반도체 화합물 및 이를 이용한 유기태양전지 | |
| KR101912604B1 (ko) | 포스핀 옥사이드기를 포함하는 유기 반도체 화합물 및 이를 이용한 유기태양전지 | |
| Wang et al. | Intramolecular donor–acceptor copolymers containing side‐chain‐tethered perylenebis (dicarboximide) moieties for panchromatic solar cells | |
| Forti | Sustainable Donor and Acceptor Components for Organic Photovoltaic Cells | |
| KR101580385B1 (ko) | 신규 억셉터를 함유한 중합체 제조방법 및 이를 이용한 유기 광전자 소자 | |
| JP5369238B2 (ja) | 光電変換素子用材料、光電変換素子の製造方法及び光電変換素子 | |
| Akbaşoğlu Ünlü | Development of P and N type donor acceptor conjugated polymers for electrochromic and organic solar cell applications | |
| Gironda | Synthesis and characterization of polythiophenes functionalized with electron poor moieties for application in organic electronics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |