有机两性离子界面修饰材料合成及其光电器件性能研究

Charge polymers (polyelectrolytes) have attracted great interests since their effective interface modification application in organic electronic devices. As a new kind of interface modification charge polymer, zwitterionic polymers without free counterions show quite promising and excellent device performance, the device response time was improved significantly by introducing zwiiterionic structure, however, the intrinsic mechanism of interface modification is not completely clear yet, and the device performance, reliability and stability still need further study and improvements. The object of this project is to develop excellent zwitterionic interface materials and improve the comprehensive device performance. According to the object we are going to design and synthesis series of new zwitterionic materials with different type of bakbone、zwitterionic and molecular weight etc, study the fundamental relationship between chemical structure and performance parameters of corresponding devices. In this project we'll try to find out the crucial material factors that affect device performance and stability by grasping the relationship between chemical structure and device performance. Through studying molecular structure、solubility、film property, state of aggregation、electrical property and parameters of device performance ect., we will clarify the operation mechanism in further, synthesis high performance、high stability zwitterionic interface modification materials and provide the fundamental theoretic guidance and experiment support for realizing organic electronic devices wit high comprehensive performance.

离子型聚合物（聚合物电解质）具有良好的器件界面修饰功能，是目前有机光电材料的研究热点之一。作为一种新型的离子型界面修饰材料，两性离子聚合物表现出优异的器件性能，特别是器件响应时间有了较大提高，但是其界面调控的内在机制，器件性能、稳定性和寿命等还需要进一步深入研究和提高。本项目目标旨在发展优异的基于季铵盐的有机两性离子界面修饰材料，提高光电器件的综合性能指标。围绕目标拟设计合成新型的有机两性离子材料，主要探索材料化学结构与器件性能和稳定性的之间的规律和内在本质联系，寻找决定器件界面修饰性能和影响器件寿命的关键材料因素。通过项目实施，将从材料分子结构、溶解性、成膜性质、薄膜聚集态结构、电学性质和器件性能多方面掌握两性离子构型材料同性能和稳定性的关系，进一步澄清两性离子聚合物作为界面修饰层的操作机理，获得高性能、高稳定的两性离子界面材料，为实现性能优异和长寿命的光电器件提供理论指导和实验基础。

离子型有机界面材料具有良好的器件界面修饰功能，是目前有机光电材料的研究热点之一。我们发现小分子非共轭型材料甚至具有更优异的性质，而且材料合成纯化工艺简单，结构确定，因此在研究计划方面调整为以小分子材料为主线，来研究材料化学结构对器件性能的调控作用。并在此思想指导的基础之上，将材料体系由两性离子体系，扩展到中性小分子材料体系以及有机无机杂化体系等，尝试进一步为高效稳定的界面材料提供新的思路和方法。本项目中我们提出并证明了非共轭型两性离子小分子材料在光电器件中同样有优异的阴极界面修饰性能，非共轭结构同样也具有巨大的潜力；发现由于离子材料较差的膜形貌，其倒置结构器件效率较差，并通过引入PEG改善界面层膜形貌同时得到了高效率的以非共轭两性离子为阴极界面的有机太阳能电池器件；提出并证明通过对界面材料共轭单元的调控能够实现对器件活性层形貌的调控，得到了高效的倒置器件(9.2%)；开发了基于EDTA的廉价有机太阳能电池界面修饰材料，并首次发现了电场对离子型界面材料光伏器件性能的调控；通过原位生长的方式合成了溶液加工的有机-无机杂化阴极界面材料，得到了高效的稳定性改善的有机太阳能电池器件。本项目的顺利实施拓宽了人们对有机阴极界面材料种类的认识，深入阐明了界面材料结构与形貌与活性层形貌、器件性能之间的内在关联，有助于人们设计合成新的高效有机界面材料和对材料结构与器件性能的深入理解。