TWI473118B - Polyethylene dioxythiophene - polystyrene sulfonate conductive liquid and conductive film formed by it - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種高分子導電液，特別是指一種聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液。本發明也提供一種由該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液所形成的導電膜。
早期高導電度的高分子導電液中，以聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽[polyethylenedioxythiophene：polystyrenesulfonate，簡稱PEDOT：PSS]最為廣泛被使用，主要原因是其具有良好的熱穩定性、透光性及化學安定性，因此，被應用於有機光電元件(如有機發光二極體、有機薄膜電晶體、太陽能電池等)。然，隨著對有機光電元件的品質要求不斷提高，使得該有機光電元件的導電性上仍有改良的需要。
台灣專利公開號200828604的專利內容揭示一種高分子太陽能電池，且該高分子太陽能電池包含第一電極、一導電高分子層及一第二電極，其中，該導電高分子層包括一導電高分子及一添加物；該導電高分子係選自聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯胺、聚吡咯及聚乙炔所組成之群組之其中之一者；該添加物係選自甘露醣醇、山梨糖醇、氮-甲基砒碇、異丙醇、二甲基磺酸、N,N-二甲基甲醯胺、四氫呋喃及界面活性劑所組成之群組之其中之一者或組成之群組之混合物。該專利透過添加物的使用，可改善並提升該導電高分子層的導電性。然，該專利雖能提升該導電高分子層的導電性，但卻也造成該導電高分子層的表面平整性變差，而影響導電高分子層的表面性質，同時，該高分子太陽能電池的導電性的提升亦受表面平整性的要求而受限。
有鑑於上述，仍有需要發展出一種可兼顧導電性及平整性的導電膜，以及發展一種用以製備該導電膜的高分子導電液。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種較佳溶解均勻性的聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液。
於是，本發明聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液，包含聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽；山梨糖醇(sorbitol)；及1 wt%～1.8 wt%的酸鹼調整劑，其中，基於該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽及山梨糖醇的使用量總和為100 wt%，該山梨糖醇的使用量範圍為2 wt%～4 wt%，且該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液的pH值範圍為4.3～4.6。
本發明之第二目的，即在提供一種較佳導電性及平整性的導電膜。
於是，本發明導電膜，係由一如上所述之聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液經加熱處理所製得。
本發明之功效在於：透過酸鹼調整劑對酸鹼值的調整，使得該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液具有較佳的溶解均勻性，同時，提升由該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液所形成的導電膜的導電性及平整性。
本發明聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液，包含：聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽；山梨糖醇；及1 wt%～1.8 wt%的酸鹼調整劑，其中，基於該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽及山梨糖醇的使用量總和為100 wt%，該山梨糖醇的使用量範圍為2 wt%～4 wt%，且該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液的pH值範圍為4.3～4.6。
較佳地，該酸鹼調整劑是擇自於檸檬酸鈉或碳酸鈉。
本發明聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液的製備方式可採用一般的混合方式，如先將聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽與山梨糖醇混合，接著加入酸鹼調整劑，並將該導電液的pH值調整至所需即可。
本發明導電膜，係由一如上所述之聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液經加熱處理所製得。
稱取5克的聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽、0.154克之山梨糖醇及0.052克檸檬酸鈉至燒杯中，於氮氣與溫度4℃環境下持續攪拌，攪拌時間為2小時，即可獲得聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液。
於氮氣的環境下，將該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液以旋轉塗佈機並轉速設定在3500 rpm塗佈在ITO玻璃基板上，置入充滿氮氣的烘箱中，以220℃烘烤20分鐘，即可獲得導電膜。
實施例2及比較例1～10是以與實施例1相同的步驟來製備該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液及導電膜，不同的地方在於：改變原料的種類及其使用量，該原料的種類及其使用量如表1所示。
1. 導電度量測：使用四點探針進行分析(廠牌：solar energy Tech，型號：SRM103)。將實施例1～2與比較例1～10的聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液分別以旋轉塗佈機並轉速設定在3500 rpm塗佈在ITO玻璃基板上，置入充滿氮氣的烘箱中，以220℃烘烤20分鐘，獲得導電膜，接著，使原子力顯微鏡的探針接觸該等導電膜，並依該儀器的操作進行量測。
2. 表面粗糙度量測：使用原子力顯微鏡進行量測(AFM，廠牌：Park Systems，型號：XE-70)。將實施例1～2與比較例1～10的聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液分別以旋轉塗佈機並轉速設定在3500 rpm塗佈在ITO玻璃基板上，置入充滿氮氣的烘箱中，以220℃烘烤20分鐘，獲得導電膜，接著，使原子力顯微鏡的探針接觸該等導電膜，並依該儀器的操作進行量測。
3. pH值的量測：使用pH量測儀進行量測(型號：SUNTEX PH/ION METER SP-2500)。將pH量測儀的探針浸入實施例1～2與比較例1～10的聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液中即可依該儀器的操作進行量測。
由表1中比較例1、比較例2、比較例5及比較例8的數據可知，未透過酸鹼調整劑對酸鹼值的調整，隨著山梨糖醇的含量增加，雖導電性可提升，但表面粗糙度亦隨其增加而提升。
由表1中實施例1～2及比較例5的數據結果相比較可知，透過酸鹼調整劑對酸鹼值的調整，使得由該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液所形成的導電膜可維持其表面粗糙度，同時提升其導電性。
綜上所述，透過酸鹼調整劑對酸鹼值的調整，使得該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液具有較佳的溶解均勻性，同時，提升由該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液所形成的導電膜的導電性及平整性，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (4)
- 一種聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液，包含：聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽；山梨糖醇；及1 wt%～1.8wt%的酸鹼調整劑，其中，基於該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽及山梨糖醇的使用量總和為100 wt%，該山梨糖醇的使用量範圍為2 wt%～4 wt%，且該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液的pH值範圍為4.3～4.6。
- 依據申請專利範圍第1項所述之聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液，其中，該酸鹼調整劑的含量為1 wt%，且基於該聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽及山梨糖醇的使用量總和為100 wt%，該山梨糖醇的使用量範圍為3 wt%。
- 依據申請專利範圍第1項所述之聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液，其中，該酸鹼調整劑是擇自於檸檬酸鈉或碳酸鈉。
- 一種導電膜，係由一如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽導電液經加熱處理所製得。
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