导电配制剂制造技术

本发明专利技术涉及包含有机半导体（ＯＳＣ）和导电添加剂的新型配制剂，涉及它们作为用于制备有机电子（ＯＥ）器件、特别是有机光伏（ＯＰＶ）电池的导电油墨的用途，涉及采用该新型配制剂制备ＯＥ器件的方法和由这样的方法和配制剂制备的ＯＥ器件和ＯＰＶ电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含有机半导体(OSC)和导电添加剂的新型配制剂，涉及它们作为用 于制备有机电子(OE)器件，特别是有机光伏(OPV)电池的导电油墨的用途，涉及采用该新 型配制剂制备OE器件的方法和由这样的方法和配制剂制备的OE器件和OPV电池。
技术介绍
当制备OE器件如OFET或OPV电池，特别是柔性器件时，通常使用印刷技术如喷墨印刷、卷对卷印刷、缝隙染料涂覆(slot dyecoating)或凹版印刷来施加OSC层。接触印刷 技术如凹版印刷以高速运行。然而，如果流体不是导电性的，用OSC油墨或流体高速涂覆塑 料基材可能导致静电荷聚集。这可能导致通过电弧静电放电，并且如果溶剂是易燃的，导致 着火或爆炸。该危险可通过工程方案如使用金属丝和静电中和条来减小。然而，非传导性 可燃流体急速泵入到涂覆或印刷头也可能导致静电放电。另一种减少或避免静电荷产生的可能是采用传导性溶剂。然后使静电荷通过 与印刷机上导电性的表面接触而无害地消散到地面。结果，没有静电荷积聚并且不出现 电弧。然而，这可能严格地限制了 OSC流体的溶剂的可能选择。例如，用于印刷本体异 质结型(bulkheterojunction)聚合物太阳能电池的OSC流体的聚噻吩-富勒烯复合材 料的有限的溶解性要求使用溶剂如邻二甲苯。然而，这种溶剂实质上是非导电性的，并因此将意味着具有由静电荷产生 的上述问题。本专利技术的专利技术人已经发现，为了确保印刷和涂覆操作的安全性，可以将提高导电 性的添加剂包含到半导体流体中。得到的流体的导电率当在2 X ΙΟ"6到1 X ΙΟ"8西门子/米 (S/m)左右。添加剂的浓度应当尽可能低。该添加剂不会负面影响器件的性能和使用寿命。在现有技术中描述了将导电添加剂加入OSC材料中作为提高半导体导电性的手 段。然而，当在芳烃溶剂中使用包含标准OSC材料，如聚(3-己基噻吩)的流体时，要获得 所要求的导电性而不永久地掺杂聚合物(例如用碘或其它氧化剂)迄今为止是不可能的。 然而，对于本专利技术的用途而言，永久的掺杂是不合需要的，因为它将导致OSC器件性能的劣 化。例如，US 2006/0175582公开了一种用于制备用于电致发光器件的空穴注入 层(HIL)或空穴传输层(HTL)的组合物。该组合物包含例如共轭聚合物，例如聚(3-取 代噻吩)、溶剂和氧化剂。将氧化剂用于永久地掺杂聚合物以提高其导电性。因此，US 2006/0175582建议优选以高浓度使用氧化剂，并且所述氧化剂选自在加工后将保留在聚合 物中的添加剂和/或高度氧化性的添加剂。然而，这正是通过用于本专利技术的材料和方法所 应避免的效果。EP 0 822 236 Al公开了包含成膜聚合物基质、分散在所述基质中的本身导电的 聚合物和在所述组合物中控制导电性的材料的组合物，其中在所述组合物中控制导电性的 材料选自胺、氨、有机羟基化合物、环氧化物、乙氧基化和丙氧基化化合物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、具有大于约7的pH值的表面活性剂及其混合物。将这些材料用于提高沉积薄膜或导电聚合物涂层的导电性，并且还可以在成膜后加入到聚合物共混物。而这也是通过用 于本专利技术的材料和方法所应当避免的。因此，具有包含适于制备OE器件，特别是OPV电池的OSC的流体是合乎需要的，其 容许更宽范围地选择可能的溶剂，不会导致如上所述的静电荷的问题，并且将不会导致OSC 的永久掺杂或者以其他方式负面地影响器件的性能和使用寿命。本专利技术的一个目标是提供 经如此改进的流体。另一个目标是提供由这样的流体制备OE器件的改进的方法。另一个 目标是提供由这样的流体和方法获得的改进的OE器件。进一步的目标对于所属
的技术人员而言是从以下说明中能立即显而易见的。本专利技术的专利技术人已经发现，通过提供在本专利技术中要求保护的方法、材料和器件，特 别是通过提供采用基于非导电性溶剂的低传导性油墨来制备OE器件的方法，能够实现这 些目标并能解决上述问题。特别是，本专利技术的专利技术人已经发现，提供具有低导电性的油墨是 可能的，且该导电性足够高以避免在用于将OSC沉积到OE器件上的印刷工艺中静电荷的产 生，但也足够低以避免对OE器件性能有显著的负面影响。这通过提供包含如下物质的油墨 而实现，即所述油墨包含OSC材料和不导电的有机溶剂，优选芳香族溶剂，以及进一步包含 少量的一种或多种提高导电性的添加剂，即提高该配制剂的导电性的添加剂(在下文中也 简称为“导电添加剂”)。所用的导电添加剂或者是挥发性的，使得在OSC层沉积到该器件 上后，它与溶剂一起蒸发，并因此不保留在OSC层中。或者，所用的导电添加剂对OSC材料 不具有氧化作用。因此，避免了 OSC材料的永久电掺杂(这可能使得OSC过于导电，从而负 面地影响所期望的OE器件的性质)。专利技术概述本专利技术涉及一种包含一种或多种有机半导电性(OSC)化合物、一种或多种有机溶 剂和一种或多种提高配制剂的导电性的添加剂(导电添加剂)的配制剂，其中所述的导电 添加剂是挥发性的和/或不能与OSC化合物发生化学反应的和/或以小于0. 5wt%的总浓 度存在。本专利技术进一步涉及如上下文所述的配制剂作为涂层或印刷油墨的用途，特别是用 于制备OE器件，尤其是用于柔性有机光伏(OPV)电池和器件的。本专利技术进一步涉及制备有机电子(OE)器件的方法，包括步骤a)将如上下文所述的配制剂沉积到基材上，优选以形成膜或层，b)除去溶剂以及任何挥发性或能与OSC化合物发生化学反应的导电添加剂，例如 通过蒸发。本专利技术进一步涉及由上下文所述的配制剂和/或方法制备的OE器件。OE器件包括但不限于有机场效应晶体管(OFET)、集成电路(IC)、薄膜晶体管 (TFT)、无线电频率识别(RFID)标签、有机发光二极管(OLED)、有机发光晶体管(OLET)、电 致发光显示器、有机光伏(OPV)电池、有机太阳能电池(O-SC)、柔性OPV和0-SC、有机激光 二极管(0-激光)、有机集成电路(O-IC)、照明器件、感应器件、电极材料、光导体、光检测 器、电子照相记录器件、电容器、电荷注入层、肖特基二极管、平面化层、抗静电薄膜、导电基 材、导电图案、光导体、电子照相器件、有机存储器件、生物传感器和生物芯片。附图的简要说明附图说明图1图示了根据本专利技术的第一优选实施方案的OPV器件。图2图示了根据本专利技术的第二优选实施方案的OPV器件。专利技术详述为了避免由一种或多种OSC化合物构成的OSC材料的永久掺杂，导电添加剂选自 挥发性的和/或不能与OSC化合物发生化学反应的化合物。特别是，它们选自对OSC材料 不具有永久掺杂效应(例如通过氧化或与OSC材料发生化学反应)的化合物，或者选自挥 发性化合物，或者二者。因此，该配制剂优选应不包含添加剂，例如氧化剂或质子酸或路易 斯酸，它们通过形成离子产物而与OSC材料反应。此外，该配制剂优选应不包含非挥发性以 及不能在加工后从固体OSC材料中除去的添加剂。如果采用可以电方式地掺杂OSC材料的 添加剂，如羧酸类，则它们应优选选自挥发性化合物，以使得它们能在其沉积后从OSC薄膜 中除去。也可以允许将导电添加剂如氧化剂、路易斯酸、质子无机酸或非挥发性质子羧酸 加到该配制剂。然而，随后这些添加剂在该配制剂中的总浓度应当优选小于0.5wt%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
配制剂，其包含一种或多种有机半导电性（ＯＳＣ）化合物、一种或多种有机溶剂和一种或多种提高配制剂的导电性的添加剂（导电添加剂），其中所述的导电添加剂是挥发性的和／或不能与ＯＳＣ化合物发生化学反应的和／或以小于０．５ｗｔ％的总浓度存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M詹姆斯，I麦卡洛克，W迪菲，PE梅，D沃克尔，DP沃勒，RK齐尔德斯，SE罗德曼，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，科纳卡技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]