[发明专利]载流子传递材料以及电子元件

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种载流子传递材料以及电子元件。

【背景技术】

以目前技术而言，为求高效率，多数电子元件均仍是采用低功函数(work function)的Ca电极作为电极并于Ca电极的表面形成Al作为保护层。然而，Ca电极的形成必须仰赖真空蒸镀，而且Ca的活性易导致元件寿命不佳。因此，现有技术可藉由在电极与有源层之间加入介层(interlayer)来修饰界面性质以改良电极与有源层间的载流子传递效率。

近年来，具有离子特性的电解质(electrolyte)因本身具有偶极(dipole)特性，于半导体界面上将有利于诱导电子朝向单一方向进行，增加电子传递能力，为新型介层的候选材料之一。小分子电解质多以自组装(self-assembly)式成膜，其均匀性与覆盖率有待商榷；而高分子类材料，如聚环氧乙烷(poly(ethylene oxide)，PEO)与聚苯乙烯磺酸盐(poly(sytrene sulfonate)，PSS)，为水溶性材料，故无成膜后与有源层互溶的问题，同时高分子类材料具有较佳的成膜性，可采用涂布制程，较符合有机元件的制程设计概念。然而，由于PEO与PSS均不具导电性，因此使用此类材料均需控制于极薄的膜厚(数个nm)，方能达到界面修饰却又不造成巨大电阻的作用。

【发明内容】

本发明提出一种载流子传递材料，其包括共轭型高分子电解质以及功能性有机分子。该共轭型高分子电解质包括具有共轭结构的主链以及至少一个烷基侧链，其中烷基侧链的末端具有第一离子性基团。该功能性有机分子包括功能性主链以及位于功能性有机分子的末端的第二离子性基团。共轭型高分子电解质的第一离子性基团与功能性有机分子的第二离子性基团之间产生静电吸引，以使载流子传递材料呈现电中性状态。

本发明提出一种电子元件，其包括第一电极、第二电极、有源层以及第一电子传递层。第一电极以及第二电极彼此相对向设置。有源层位于第一电极以及第二电极之间。第一电子传递层位于有源层与第一电极之间，其中第一电子传递层包括前述的载流子传递材料。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1A是根据本发明一实施例的电子元件的剖面示意图。

图1B是根据本发明另一实施例的电子元件的剖面示意图。

图2是PTMAHT的阳离子性基团与DBSA的阴离子性基团产生静电吸引的反应示意图。

图3为PTMAHT:DBSA的核磁共振光谱(¹H-NMR)。

图4为PTMAHT:DBSA与PTMAHT的液态以及固态的可见光吸收光谱图。

图5为实例1与比较例1～3的太阳能元件的电流密度与电压(I-V)图。

图6为实例1与比较例2、4的太阳能元件的开路电压(V_oc)与时间图。

图7为实例1与比较例2、4的太阳能元件的短路电流密度(J_sc)与时间图。

图8为实例1与比较例2、4的太阳能元件的填充因子(FF)与时间图。

图9为实例1与比较例2、4的太阳能元件的光电转换效率(PCE)与时间图。

图10为实例2与比较例5、6的太阳能元件的电流密度与电压(I-V)图。

图11为实例3与比较例2的太阳能元件的电流密度与电压(I-V)图。

图12为实例7与比较例10的太阳能元件的电流密度与电压(I-V)图。

【主要附图标记说明】

100a、100b：电子元件

102：第一电极

104：第二电极

106：有源层

108：第一电子传递层

110：第二电子传递层

112：空穴传递层

【具体实施方式】

图1A是根据本发明一实施例的电子元件的剖面示意图。请参照图1A，电子元件100a包括第一电极102、第二电极104、有源层106以及第一电子传递层108。第一电极102以及第二电极104彼此相对向设置。有源层106位于第一电极102以及第二电极104之间。第一电子传递层108位于有源层106与第一电极102之间。

第一电极102与第二电极104可分别例如为金属、透明导电材料或其他适合的导电材料。