CN102718946A - 有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池 - Google Patents

有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102718946A
CN102718946A CN2012101825816A CN201210182581A CN102718946A CN 102718946 A CN102718946 A CN 102718946A CN 2012101825816 A CN2012101825816 A CN 2012101825816A CN 201210182581 A CN201210182581 A CN 201210182581A CN 102718946 A CN102718946 A CN 102718946A
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
chemical formula
polymkeric substance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101825816A
Other languages
English (en)
Inventor
陈军武
黄飞
张�杰
朱永祥
莫尧安
孙杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
AU Optronics Suzhou Corp Ltd
AU Optronics Corp
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
AU Optronics Suzhou Corp Ltd
AU Optronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT, AU Optronics Suzhou Corp Ltd, AU Optronics Corp filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN2012101825816A priority Critical patent/CN102718946A/zh
Priority to TW101126645A priority patent/TW201348285A/zh
Publication of CN102718946A publication Critical patent/CN102718946A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

本发明提供一种有机半导体聚合物及一种包含此有机半导体聚合物的太阳能电池。有机半导体聚合物具有如化学式(1)所示的结构。
Figure DSA00000729141400011

Description

有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池
技术领域
本发明是有关于一种有机半导体聚合物，特别是关于一种应用于太阳能电池的给体的有机半导体聚合物。
背景技术
有机光电材料及其装置由于其亮度高、重量轻、工作电压低、装置厚度较薄，以及可通过旋转涂布或喷墨打印等湿制程法加工方法制备，因此具有广大的商业上应用的前景。
自美国柯达公司邓青云研究组[Tang C.W.；Van Slyke S.A.et.al；Appl.Phys.Lett.1987，51，913.]提出了有机小分子薄膜电致发光装置，以及英国康桥大学R.H.Friend研究组[Burroughes J.H.；Bradley D.D.C.；Friend R.H；Holmes A.B.et al；Nature 1990，347，539.]提出了有机聚合物薄膜电致发光装置以来，有机平板显示技术取得巨大的进展。目前有机平板显示技术已步入产业化阶段，成为取代液晶显示器的下一代产品。同时，有机太阳电池、有机场效应晶体管、有机生物以及化学传感器等有机光电领域也随之蓬勃发展。
近年来，由于能源消耗与日俱增、煤、石油、天然气等石化能源储量有限以及对低碳环保的要求，使得以太阳能为代表的可再生洁净能源越来越受到重视。然而，其中的有机太阳能电池的转换效率仍有待改善。因此，需开发一种新颖的有机半导体材料，期能改善电荷传输能力，而可进一步地提升有机太阳能电池的效率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能改善电荷传输能力，从而可进一步提升有机太阳能电池的效率的有机半导体聚合物。
本发明的一个方面是提供一种有机半导体聚合物，其具有化学式(1)的化学结构。
Figure BSA00000729141700021
化学式(1)
化学式(1)中的HA为取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑(benzothiadiazole)、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑(benzoxadiazole)、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑(benzoselenadiazole)、取代或无取代的C6-C72苯并三唑(benzotriazole)、具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉(quinoxaline)、具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪(thiophene-pyrazine)、取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑(thiazolyl thiazole)、噻唑并噻唑(thiazolothiazole)、取代或无取代的C8-C30异吲哚啉(isoindolinone)或取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)。
化学式(1)中的R1、R2与R3相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基(linear alkyl)、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基(branched alkyl)、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基(cycloalkyl)、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
化学式(1)中的X为硫原子或氧原子。m为1至10000的整数。n为聚合度，2≤n≤4。a与b表示每一重复单位的摩尔比，0＜a＜1，0＜b＜1，a+b＝1。
根据本发明一实施例，取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑及取代或无取代的C6-C72苯并三唑具有化学式(2)的化学结构。
Figure BSA00000729141700022
化学式(2)
化学式(2)中的苯并噻二唑的Y为硫原子。苯并氧二唑的Y为氧原子。苯并硒二唑的Y为硒原子。苯并三唑的Y为-NR5。
上述R4与R5为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。
根据本发明一实施例，R4为C8-C12的烷氧基。
根据本发明一实施例，具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉具有化学式(3)中其中之一化学结构。
Figure BSA00000729141700031
化学式(3)
化学式(3)中的Y为硫原子、氧原子、硒原子、或-NR7。
上述R6与R7分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
Z为取代或无取代的噻吩基、取代或无取代的芳基，且X为硫原子。
根据本发明一实施例，Z具有化学式(4)中其中之一化学结构。
Figure BSA00000729141700032
化学式(4)
化学式(4)中的R8、R9、R10与R11为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
根据本发明一实施例，
Figure BSA00000729141700041
具有化学式(5)中其中之一化学结构。
化学式(5)
根据本发明一实施例，R8为氢，R9为C8的烷基。
根据本发明一实施例，具有化学式(6)中其中之一化学结构。
Figure BSA00000729141700044
化学式(6)
根据本发明一实施例，R10为C8的烷基或C8的烷氧基，R11为氢。
根据本发明一实施例，具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪具有化学式(7)的化学结构。
Figure BSA00000729141700045
化学式(7)
化学式(7)中的Z为取代或无取代的噻吩基、取代或无取代的芳基，且X为硫原子。
根据本发明一实施例，取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑具有化学式(8)的化学结构。
化学式(8)
化学式(8)中的R12选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。
根据本发明一实施例，噻唑并噻唑具有化学式(9)的化学结构，且X为硫原子。
Figure BSA00000729141700051
化学式(9)
根据本发明一实施例，取代或无取代的C8-C30异吲哚啉具有化学式(10)的化学结构。
Figure BSA00000729141700052
化学式(10)
化学式(10)中的R13选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。
根据本发明一实施例，取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯具有化学式(11)的化学结构。
Figure BSA00000729141700053
化学式(11)
化学式(11)中的R14选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子或氧原子。
根据本发明一实施例，提供一种太阳能电池，其包含透明基板、透明电极、有机半导体层和阴极。透明电极设置于透明基板上。有机半导体层设置于透明电极上，其中有机半导体层包含受体(acceptor)聚合物与上述的有机半导体聚合物。阴极设置于有机半导体层上。
根据本发明一实施例，受体聚合物为富勒烯衍生物(fullerene)。
根据本发明一实施例，富勒烯衍生物包含(6，6)-苯基-碳61-丁酸甲酯((6，6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester，PC61BM)以及(6，6)-苯基-碳71-丁酸甲酯((6，6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester，PC71BM)。
根据本发明一实施例，阴极为铝(Al)与至少一选自下列材料所组成的群组所组成：钙(Ca)、聚二己基6-(2，7-咔唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1，4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯(PCP-EP)、[(9，9-二辛基-2，7-芴)-交替-(9，9-双(3’-N，N-二甲基胺)丙基)-2，7-芴](PFN)。
本发明的有机半导体聚合物是一给体基团-受体基团交错的聚合物，其作为给体，可以改善电荷传输的能力。并且，由于9-亚甲基芴基团具有良好的平面性，使聚合物在沉积时呈平面结构，而能够提升电荷传输能力。因此，应用本发明的有机半导体聚合物于太阳能电池中，可有效降低HOMO值，使电池的开路电压(Voc)增加。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是绘示依照本发明一实施方式的一种太阳能电池结构示意图；
图2为聚合物PAF8TT8Qx的溶液和薄膜的吸收光谱图；
图3为聚合物PAF8TT8Qx的电化学图；
图4为聚合物PAF8TP8Qx的溶液和薄膜的吸收光谱图；
图5为聚合物PAF8TP8Qx的电化学图；
图6为聚合物PAF8TPO8Qx的溶液和薄膜的吸收光谱图；
图7为聚合物PAF8TPO8Qx的电化学图；
图8为聚合物PAF8DBTO8的热重量分析图；
图9为聚合物PAF8DBTO8的溶液的吸收光谱图；
图10为聚合物PAF8DBTO8的电化学图；
图11为聚合物PAF8DBTO12的热重量分析图；
图12为聚合物PAF8DBTO12的溶液的吸收光谱图；
图13为聚合物PAF8DBTO12的电化学图；
其中，主要元件符号说明：
100：太阳能电池        110：透明基板
120：透明电极          130：有机半导体层
140：阴极。
具体实施方式
以下将结合附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。
本发明的一个方面是提供一种含9-亚甲基芴结构的有机半导体聚合物，其具有如化学式(1)所示的化学结构。
Figure BSA00000729141700071
化学式(1)
此有机半导体聚合物是由9-亚甲基芴基团以及杂芳香环基团所组成，其可应用于有机光电装置中，例如可用以作为太阳能电池中有机半导体层的给体(donor)材料，但不限于此。
9-亚甲基芴基团具有π-π堆积效应和良好的平面性，相较于9，9-烷基芴基团，9-亚甲基芴基团的平面性更好，且可减少如化学式(1)所示的取代基R1的自由旋转，因此，可降低因取代基旋转对分子堆积造成的影响。此外，9-亚甲基芴基团可应用于需具有高迁移率的有机光电材料中。
富含电子的杂芳香环基团包含有五元杂芳香环基团及并合杂芳香环(fusedheteroaromatic group)，杂芳香环基团与9-亚甲基芴基团是以共轭方式相连，由于此有机半导体聚合物为给体基团-受体基团交错的聚合物，所以相较于一般的给体，此有机半导体聚合物的电荷传输能力较佳。
化学式(1)中的X为硫原子或氧原子，也就是说，五元杂芳香环基团为噻吩或呋喃。m为1至10000的整数。
并合杂芳香环以化学式(1)中的HA表示，其为取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑(benzothiadiazole)、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑(benzoxadiazole)、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑(benzoselenadiazole)、取代或无取代的C6-C72苯并三唑(benzotriazole)、具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉(quinoxaline)、具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪(thiophene-pyrazine)、取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑(thiazolyl thiazole)、噻唑并噻唑(thiazolothiazole)、取代或无取代的C8-C30异吲哚啉(isoindolinone)或取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)。
化学式(1)中的R1、R2与R3相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
n为有机半导体聚合物的聚合度，且2≤n≤4。此聚合物可为交替共聚物。
a与b表示每一重复单位中9-亚甲基芴基团与杂芳香环基团的摩尔比，且0＜a＜1，0＜b＜1，a+b＝1。
下述将分别说明并合杂芳香环基团的种类及其化学结构。
取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑及取代或无取代的C6-C72苯并三唑具有如化学式(2)所示的化学结构。
Figure BSA00000729141700081
化学式(2)
化学式(2)中的苯并噻二唑的Y为硫原子，苯并氧二唑的Y为氧原子，苯并硒二唑的Y为硒原子，苯并三唑的Y为-NR5。
上述R4与R5为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。
在一实施例中，R4为C8-C12的烷氧基。
具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉具有如化学式(3)中所示其中之一的化学结构。
Figure BSA00000729141700091
化学式(3)
化学式(3)中的Y为硫原子、氧原子、硒原子、或-NR7。
上述R6与R7分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
Z为取代或无取代的噻吩基、取代或无取代的芳基，且X为硫原子。
根据本发明一实施例，Z具有如化学式(4)中所示其中之一的化学结构。
化学式(4)
化学式(4)中的R8、R9、R10与R11为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
根据本发明一实施例，
Figure BSA00000729141700101
具有如化学式(5)中所示其中之一的化学结构。
Figure BSA00000729141700102
化学式(5)
在一实施例中，R8为氢，R9为C8的烷基。
根据本发明一实施例，
Figure BSA00000729141700103
具有如化学式(6)中所示其中之一的化学结构。
Figure BSA00000729141700104
化学式(6)
在一实施例中，R10为C8的烷基或C8的烷氧基，R11为氢。
具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪具有如化学式(7)所示的化学结构。
Figure BSA00000729141700105
化学式(7)
化学式(7)中的Z为取代或无取代的噻吩基、取代或无取代的芳基，且X为硫原子。
取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑具有如化学式(8)所示的化学结构。
Figure BSA00000729141700111
化学式(8)
化学式(8)中的R12选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。
噻唑并噻唑具有如化学式(9)所示的化学结构，且X为硫原子。
Figure BSA00000729141700112
化学式(9)
取代或无取代的C8-C30异吲哚啉具有如化学式(10)所示的化学结构。
Figure BSA00000729141700113
化学式(10)
化学式(10)中的R13选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子。
取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯具有如化学式(11)所示的化学结构。
Figure BSA00000729141700114
化学式(11)
化学式(11)中的R14选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。并且，X为硫原子或氧原子。
下述将说明此有机半导体聚合物的合成方法。首先，以2，7-二溴芴I合成出具有二氧杂硼烷基的9-亚甲基芴IV，如化学反应式(1)所示。
Figure BSA00000729141700121
化学反应式(1)
2，7-二溴芴I可根据Renqiang Yang等人[Macromolecules，2003，36(20)，pp.7453-7460]公开的方法来制备。2，7-二溴芴I可先与氢氧化钠反应，然后，与二硫化碳反应，待反应一段时间后，再与碘甲烷进行反应，而可合成出2，7-二溴-9-[双(甲基亚磺酰基)亚甲基]芴II。
2，7-二溴-9-[双(甲基亚磺酰基)亚甲基]芴II可与烷基溴化镁(R1MgBr)的格里纳试剂在四氯铜锂的催化下进行亲核取代反应，而合成出具有两取代基R1的二溴-9-亚甲基芴III。烷基溴化镁的R1与上述化学式(1)中的R-1的定义相同。
具有两取代基R1的二溴-9-亚甲基芴III在丁基锂(BuLi)的催化下与二氧杂硼烷反应，而合成出具有二氧杂硼烷基的9-亚甲基芴IV。其中二氧杂硼烷的取代基R15、R16、R17、R18、R19和R20可为C1-C3的烷基。
然后，如化学反应式(2)所示，将具有二氧杂硼烷基的9-亚甲基芴IV与二溴杂芳香环化合物V在三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)-3)、三(邻甲基)苯基磷(P(o-tol)3)与四乙基氢氧化铵的催化下反应，而合成出有机半导体聚合物VI。
Figure BSA00000729141700131
化学反应式(2)
二溴杂芳香环化合物V中的R2、R3、HA与X的定义与上述化学式(1)中的R2、R3、HA与X相同。
有机半导体聚合物VI中的n、a与b的定义与上述化学式(1)中的n、a与b的定义相同。
根据本发明一实施例，提供一种太阳能电池100，其包含透明基板110、透明电极120、有机半导体层130和阴极140，如图1所示。
透明基板110例如可为玻璃。透明电极120设置于透明基板110上，透明电极120作为阳极，其可例如为由铟锡氧化合物(ITO)所制成。
有机半导体层130作为活性层，其设置于透明电极120上。有机半导体层130包含受体(acceptor)聚合物与上述的有机半导体聚合物。也就是说，上述有机半导体聚合物作为给体。
在一实施例中，受体聚合物为富勒烯衍生物(fullerene)。例如可为(6，6)-苯基-碳61-丁酸甲酯((6，6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester，PC61BM)、(6，6)-苯基-碳71-丁酸甲酯((6，6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester，PC71BM)等。
阴极140设置于有机半导体层130上，阴极140可为金属电极或金属与有机物组成的电极。
在一实施例中，阴极由铝(Al)，与至少一选自下列材料所组成的群组所组成：钙(Ca)、聚二己基6-(2，7-咔唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1，4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯(PCP-EP)(化学式(12)为PCP-EP的重复单位)、[(9，9-二辛基-2，7-芴)-交替-(9，9-双(3’-N，N-二甲基胺)丙基)-2，7-芴](PFN)(化学式(13)为PFN的重复单位)。
化学式(12)
Figure BSA00000729141700142
化学式(13)
太阳能电池的作用机制如下。当阳光穿透透明基板110与透明电极120后，大部分的阳光被有机半导体层130吸收，而使电子由最高占有轨道(HOMO)能阶跃迁至最低未占有轨道(LUMO)能阶。换言之，电子转换为激子(excitation)，其为一个单位的电子空穴对。然后，激子扩散至给体和受体的界面进行电荷分离。在界面的激子会因给体和受体间的能阶差，而分离成空穴和自由电子。最后，在界面附近的空穴和自由电子藉由电场的作用力收集至电极，而形成光电流。
然而，一般而言，给体内的电子要漂移到给体和受体间的界面较为困难。因此，本发明的实施例使用给体基团-受体基团交错的聚合物作为给体，以改善电荷传输的能力。并且，由于9-亚甲基芴基团具有良好的平面性，使聚合物在沉积时呈平面结构，而能够提升电荷传输能力。因此，应用此聚合物于太阳能电池中，应可有效降低HOMO值，使电池的开路电压(Voc)增加。
实施例
以下的实施例是用以详述本发明的特定方面，并使本发明所属技术领域中具有通常知识者得以实施本发明。以下的实施例不应用以限制本发明。
实施例1：2，7-二(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴的制备
在此提供2，7-二(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴(6)的制备方法，其反应流程如化学反应式(3)所示。
Figure BSA00000729141700151
化学反应式(3)
(1)2，7-二溴-9-[双(甲基亚磺酰基)亚甲基]芴(2)的制备
将6.48g(20mmol)2，7-二溴芴(1)置于250mL的三口瓶中，加入100mL的二甲基亚砜，搅拌溶解并且加热到60℃。再加入6.4g氢氧化钠(50％水溶液)，继续反应2小时。然后冷却至0℃，加入2.2mL的二硫化碳。反应2小时后，加入4mL碘甲烷，反应过夜。然后将反应液倒入到冰水中，加入50mL氨水，进行抽滤后再水洗。以四氢呋喃和乙醇进行重结晶，得到黄色固体7.62g，产率为89％。
(2)2，7-二溴-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴(4)的制备
将4.28g(10mmol)2，7-二溴-9-[双(甲基亚磺酰基)亚甲基]芴(2)置于150mL的两口瓶中，在氩气保护下加入80mL的无水四氢呋喃。然后冷却至-5℃，再加入3mL四氯铜锂(0.1mol.L-1的四氢呋喃溶液)。随后，滴加25mmol辛基溴化镁(3)，在20分钟内滴加完毕，继续反应4小时，再将50mL 10％的氢氧化钠水溶液倒入反应瓶中停止反应。将粗产物倒入500mL冰盐水中，加入100mL的二氯甲烷萃取。然后水洗三次，以无水硫酸镁干燥，除去有机溶剂，硅胶过柱，得到浅黄色液体4.59g，产率82％。
2，7-二溴-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴(4)的核磁共振氢谱(1H NMR，CDCl3，300MHz)δ(ppm)：7.84(d，J＝1.5Hz，2H)，7.57(d，J＝8.1Hz，2H)，7.42(dd，J＝1.6，8.1Hz，2H)，2.74-2.68(m，4H)，1.73～1.71(m，4H)，1.68～1.63(m，4H)，1.55-1.32(m，16H)，0.94-0.87(m，6H)。
(3)2，7-二(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴(6)的制备
将5.60g(10.0mmol)2，7-二溴-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴(4)溶于150mL四氢呋喃(THF)中，在氩气保护及-78℃下逐滴加入10.0mL丁基锂(n-BuLi)(2.5molL-1)反应2小时。再加入10mL 2-异丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷(5)。然后温度提升至室温反应24小时。接着，将反应液倒入冰盐水中，在搅拌下加入二氯甲烷，萃取，有机层用水洗，合并有机相。经硫酸镁干燥后，除去有机溶剂。以石油醚/乙酸乙酯混合溶剂为洗脱剂，硅胶过柱，得到白色固体4.84g，产率74％。
2，7-二(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴(6)的核磁共振氢谱(1H NMR，CDCl3，300MHz)δ(ppm)：8.24(s，2H)，7.80(d，J＝7.5Hz，2H)，7.75(d，J＝7.5Hz，2H)，2.85～2.79(m，4H)，1.76～1.71(m，4H)，1.68～1.63(m，4H)，1.38(s，24H)，1.35～1.31(m，16H)，0.92～0.87(m，6H)。
实施例2：聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[5，8-二噻吩-2-基-2，3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉]}(简写为PAF8TT8Qx)的制备
在此提供聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[5，8-二噻吩-2-基-2，3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉]}(PAF8TT8Qx)的制备方法，其反应流程如化学反应式(4)所示。
Figure BSA00000729141700171
化学反应式(4)
5，8-二(5-溴噻吩-2-基)-2，3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉(7)按文献[JieZhang，Wanzhu Cai，Fei Huang，et al.Macromolecules，2011，44(4)，pp 894-901]制备。
将164mg(0.25mmol)实施例1的产物(6)、210mg(0.25mmol)5，8-二(5-溴噻吩-2-基)-2，3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉(7)、9mg三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)-3)和18mg的三(邻甲基)苯基磷(P(o-tol)3)置于50mL的两口瓶中。在氩气保护下，加入2.2mL 20％的四乙基氢氧化胺、10mL甲苯和5mL四氢呋喃，回流反应24小时。然后，在氩气保护下冷却至室温，滴入200mL甲醇中沉淀出聚合物。再用30ml甲苯溶解，用硅胶快速柱层析，将洗脱液浓缩，滴入丙酮中沉淀出聚合物，烘干得180mg红色固体，产率67％。聚合物PAF8TT8Qx的数目平均分子量(Mn)为15700，多分散指数(polydispersity index，PDI)为3.02。PDI定义为重量平均分子量(Mw)与数目平均分子量(Mn)间的比值(Mw/Mn)。
图2为聚合物PAF8TT8Qx的溶液和薄膜的紫外-可见光的吸收光谱，PAF8TT8Qx薄膜的光谱比相较于PAF8TT8Qx溶液的光谱产生明显的红位移，且在300-750nm皆有很好的吸收峰表现。并且具有明显堆积效应而导致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子键之间的π-π键相互作用力强，有利于提升材料的空穴迁移率。
图3为聚合物PAF8TT8Qx用循环伏安法测的电化学图，其氧化电位为0.42eV，聚合物PAF8TT8Qx的HOMO值为-5.22eV。
实施例3：聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[5，8-二噻吩-2-基-2，3-二(4-辛基苯基)喹喔啉]}(简写为PAF8TP8Qx)的制备
在此提供聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[5，8-二噻吩-2-基-2，3-二(4-辛基苯基)喹喔啉]}(PAF8TP8Qx)的制备方法，其反应流程如化学反应式(5)所示。
Figure BSA00000729141700181
化学反应式(5)
5，8-二(5-溴噻吩-2-基)-2，3-二(4-辛基苯基)喹喔啉(8)按文献[WendimagegnMammo，Shimelis Admassie，et al.Sol.Energy Mater.Sol.Cells.2007，91(11)，pp1010-1018]制备。
将164mg(0.25mmol)实施例1的产物(6)、207mg(0.25mmol)5，8-二(5-溴噻吩-2-基)-2，3-二(4-辛基苯-1-基)喹喔啉(8)、9mg三(二亚苄基丙酮)二钯和18mg的三(邻甲基)苯基磷置于50mL的两口瓶中。在氩气保护下加入2.5mL 20％的四乙基氢氧化胺、10mL甲苯和5mL四氢呋喃，回流反应18小时。然后在氩气保护下冷却至室温，滴入200mL甲醇中沉淀出聚合物。再用30ml邻二氯苯溶解，用硅胶快速柱层析，将洗脱液浓缩，滴入甲醇中沉淀出聚合物，烘干得208mg红色固体，产率80％。聚合物PAF8TP8Qx的Mn为22200，多分散指数为2.29。
图4为聚合物PAF8TP8Qx的溶液和薄膜的吸收光谱，PAF8TP8Qx薄膜的光谱比相较于PAF8TP8Qx溶液的光谱产生明显的红位移，且在300-650nm皆有很好的吸收峰表现。并且具有明显堆积效应而导致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子键之间的π-π键相互作用力强，有利于提升高材料的空穴迁移率，此外，在500-600nm也有很强的吸收峰表现。
图5为聚合物PAF8TP8Qx用循环伏安法测的电化学图，其氧化电位为0.64eV，聚合物PAF8TP8Qx的HOMO值为-5.44eV。
实施例4：聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[5，8-二噻吩-2-基-2，3-二(4-辛氧基苯基)喹喔啉]}(简写为PAF8TPO8Qx)的制备
在此提供聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[5，8-二噻吩-2-基-2，3-二(4-辛氧基苯基)喹喔啉]}(PAF8TPO8Qx)的制备方法，其反应流程如化学反应式(6)所示。
Figure BSA00000729141700191
化学反应式(6)
5，8-二(5-溴噻吩-2-基)-2，3-二(4-辛氧基苯基)喹喔啉(9)按文献[Zhicai He，Chen Zhang，Xiaofeng Xu，et al.Adv.Mater.2011，23(27)，3086-3089]制备。
将164mg(0.25mmol)实施例1的产物(6)、215mg(0.25mmol)5，8-二(5-溴噻吩-2-基)-2，3-二(4-辛基苯-1-基)喹喔啉(9)、9mg三(二亚苄基丙酮)二钯和18mg的三(邻甲基)苯基磷置于50mL的两口瓶中。在氩气保护下注射器加入2.5mL20％的四乙基氢氧化胺、10mL甲苯和5mL四氢呋喃，回流反应18小时。然后在氩气保护下冷却至室温，滴入200mL甲醇中沉淀出聚合物。再用30ml邻二氯苯溶解，用硅胶快速柱层析，将洗脱液浓缩，滴入甲醇中沉淀出聚合物，烘干得197mg红色固体，产率72％。聚合物PAF8TPO8Qx的Mn为18700，多分散指数为2.38。
图6为聚合物PAF8TPO8Qx的溶液和薄膜的吸收光谱，PAF8TPO8Qx薄膜的光谱比相较于PAF8TPO8Qx溶液的光谱产生明显的红位移，在300-650nm皆有很好的吸收峰表现。并且有明显堆积效应而导致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子键之间的π-π键相互作用力强，有利于提高材料的空穴迁移率。此外，在500-600nm也有很强的吸收峰表现。
图7为聚合物PAF8TPO8Qx用循环伏安法测的电化学图，氧化电位为0.59eV，聚合物PAF8TPO8Qx的HOMO值为-5.39eV。
实施例5：聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[4，7-二噻吩-2-基-(5，6-二辛氧基)-2，1，3-苯并噻二唑]}(简写为PAF8DBTO8)的制备
在此提供聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[4，7-二噻吩-2-基-(5，6-二辛氧基)-2，1，3-苯并噻二唑]}(简写PAF8DBTO8)的制备方法，其反应流程如化学反应式(7)所示。
Figure BSA00000729141700201
化学反应式(7)
4，7-二(5-溴噻吩-2-基)-5，6-二辛氧基-2，1，3-苯并噻二唑(10)按文献[RuipingQin，Weiwei Li，Cuihong Li，et al.J.Am.Chem.Soc.，2009，131(41)，pp14612-14613]制备。
将164mg(0.25mmol)实施例1的产物(6)、179mg(0.25mmol)4，7-二(5-二溴-噻吩-2-基)-5，6-二辛氧基-2，1，3-苯并噻二唑(10)、8mg三(二亚苄基丙酮)二钯和16mg的三(邻甲基)苯基磷置于50mL的两口瓶中。在氩气保护下加入4mL20％的四乙基氢氧化胺、10mL甲苯和5mL四氢呋喃，回流反应60小时。然后在氩气保护下冷却至室温，滴入200mL甲醇中沉淀出聚合物。再用30ml邻二氯苯溶解，滴入甲醇中沉淀出聚合物，烘干得168mg红色固体，产率70％。聚合物PAF8DBTO8的Mn为28900，多分散指数为3.21。
图8为聚合物PAF8DBTO8的热重量分析，由图可知，聚合物PAF8DBTO8的分解温度在400度以上，说明此材料的热稳定性佳。
图9为聚合物PAF8DBTO8的溶液和薄膜的吸收光谱，PAF8DBTO8薄膜的光谱相较于PAF8DBTO8溶液的光谱产生明显的红位移，在300-650nm皆有很好的吸收峰表现。并且具有明显堆积效应而导致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子键之间的π-π键相互作用力强，有利于提升材料的空穴迁移率。此外，在500-600nm也有很强的吸收峰表现。
图10为聚合物PAF8DBTO8用循环伏安法测的电化学图，氧化电位为0.71eV，聚合物PAF8TPO8Qx的HOMO值为-5.51eV。
实施例6：聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[4，7-二噻吩-2-基-(5，6-双十二烷氧基)-2，1，3-苯并噻二唑]}(简写为PAF8DBTO12)的制备
在此提供聚{9-(十七烷-9-亚基)-9H-芴-交替-5，5-[4，7-二噻吩-2-基-(5，6-双十二烷氧基)-2，1，3-苯并噻二唑]}(简写PAF8DBTO12)的制备方法，其反应流程如化学反应式(8)所示。
Figure BSA00000729141700211
化学反应式(8)
4，7-二(5-溴噻吩-2-基)-5，6-双十二烷氧基-2，1，3-苯并噻二唑(11)按文献[Zheng Bang Lim，Bofei Xue，Swarnalatha Bomma，et al.J.Polym.Sci.，Part A：Polym Chem.2011，49(20)，4387-4397]制备。
将164mg(0.25mmol)实施例1的产物(6)、207mg(0.25mmol)4，7-二(5-二溴-噻吩-2-基)-5，6-双十二烷氧基-2，1，3-苯并噻二唑(11)、8mg三(二亚苄基丙酮)二钯和16mg的三(邻甲基)苯基磷置于50mL的两口瓶中。在氩气保护下加入4mL20％的四乙基氢氧化胺、10mL甲苯和5mL四氢呋喃，回流反应60小时。然后在氩气保护下冷却至室温，滴入200mL甲醇中沉淀出聚合物。再用30ml邻二氯苯溶解，滴入甲醇中沉淀出聚合物，烘干得220mg红色固体，产率83％。聚合物PAF8DBTO12的Mn为46600，多分散指数为2.94。
图11为聚合物PAF8DBTO12的热重量分析，由图可知聚合物PAF8DBTO12的分解温度在400度以上，说明此材料的热稳定性佳。
图12为聚合物PAF8DBTO12的溶液和薄膜的吸收光谱，PAF8DBTO12薄膜的光谱相较于溶液的光谱产生明显的红位移，在300-650nm皆有很好的吸收峰表现。并且具有明显堆积效应而导致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子键之间的π-π键相互作用力强，有利于提升材料的空穴迁移率。此外，在450-600nm也有很强的吸收峰表现。
图13为聚合物PAF8DBTO12用循环伏安法测的电化学图，氧化电位为0.73eV，聚合物PAF8TPO8Qx的HOMO值为-5.53eV。
将上述实施例2-6的特性测试结果列于表1中。
表1：聚合物的特性
Figure BSA00000729141700221
由表1可知，上述聚合物的Mn约为15000～47000，且多分散指数介于2～4之间。
由紫外-可见光吸收光谱可知，相较于溶液的吸收光谱，薄膜的共轭效应增强，因此产生吸收峰红位移的现象。聚合物的较强的吸收波长范围约介于300～750nm之间。
由电化学图可知，聚合物的氧化电位在0.4～0.8之间，且其计算出的HOMO值位在-5.2～-5.6之间。
实施例7-12：含有机半导体聚合物的太阳能电池
实施例7-12是将上述实施例2-6的聚合物作为太阳能电池的有机半导体层中的一种给体材料。下述将说明太阳能电池的制作方式。
首先将氧化铟锡导电玻璃经超音波震荡清洗后，再利用氧气等离子体处理。然后将聚乙烯二氧基噻吩(PEDOT)涂布在氧化铟锡导电玻璃上。接着，涂布实施例2-6中所制得的聚合物与富勒烯衍生物PC71BM混合的溶液，以此作为活性层。其中聚合物与富勒烯衍生物配制的重量比例请参照表2。
在实施例7-9中，是在活性层上蒸镀一层约9nm的钙层，再蒸镀一层铝电极。
在实施例10-11中，是在活性层上以涂布的方式形成一层{聚二己基6-(2，7-咔唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1，4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯}(PCP-EP)，再蒸镀上一层铝电极。
在实施例12中，是在活性层上以涂布的方式形成一层{聚[(9，9-二辛基-2，7-芴)-交替-(9，9-双(3’-N，N-二甲基胺)丙基)-2，7-芴]}(PFN)，再蒸镀上一层铝电极。
将制备完成的太阳能电池在80mW/cm2(即相当于0.8个太阳的能量)的条件下，测试短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)以及光电转换效率(PCE)，其结果列于表2中。
表2：太阳能电池的光电性能
Figure BSA00000729141700231
由表2可知，包含上述聚合物的太阳能电池的光电转换效率皆在2.12％以上。其中实施例10-12的太阳能电池的效率更可达到5.03％以上。代表本有机半导体聚合物可直接应用于太阳能电池中的给体材料。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种有机半导体聚合物，该聚合物具有化学式(1)的化学结构：
Figure FSA00000729141600011
其中化学式(1)中的HA为取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑、取代或无取代的C6-C72苯并三唑、具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉、具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪、取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑、噻唑并噻唑、取代或无取代的C8-C30异吲哚啉、或取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯，
R1、R2与R3相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中该取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组，
X为硫原子或氧原子，
m为1至10000的整数，
n为聚合度，2≤n≤4，
a与b表示每一重复单位的摩尔比，0＜a＜1，0＜b＜1，a+b＝1。
2.如权利要求1所述的聚合物，其中所述取代或无取代的C6-C50苯并噻二唑、取代或无取代的C6-C50苯并氧二唑、取代或无取代的C6-C50苯并硒二唑及取代或无取代的C6-C72苯并三唑具有化学式(2)的化学结构：
Figure FSA00000729141600012
其中苯并噻二唑的Y为硫原子，
苯并氧二唑的Y为氧原子，
苯并硒二唑的Y为硒原子，
苯并三唑的Y为-NR5，
R4与R5为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中所述取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组，
且X为硫原子。
3.如权利要求2所述的聚合物，其中R4为C8-C12的烷氧基。
4.如权利要求1所述的聚合物，其中所述具有噻吩基或芳基取代的喹喔啉具有化学式(3)中其中之一化学结构：
Figure FSA00000729141600021
其中Y为硫原子、氧原子、硒原子、或-NR7，
R6与R7分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中所述取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组，
Z为取代或无取代的噻吩基、取代或无取代的芳基，
且X为硫原子。
5.如权利要求4所述的聚合物，其中Z具有化学式(4)中其中之一化学结构：
Figure FSA00000729141600031
其中R8、R9、R10与R11为相同或不同，其分别选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中所述取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组。
6.如权利要求5所述的聚合物，其中
Figure FSA00000729141600032
具有化学式(5)中其中之一化学结构：
Figure FSA00000729141600033
7.如权利要求6所述的聚合物，其中R8为氢，R9为C8的烷基。
8.如权利要求5所述的聚合物，其中
Figure FSA00000729141600034
具有化学式(6)中其中之一化学结构：
Figure FSA00000729141600035
9.如权利要求8所述的聚合物，其中R10为C8的烷基或C8的烷氧基，R11为氢。
10.如权利要求1所述的聚合物，其中所述具有噻吩基或芳基取代的噻吩并吡嗪具有化学式(7)的化学结构：
Figure FSA00000729141600041
其中Z为取代或无取代的噻吩基、取代或无取代的芳基，
且X为硫原子。
11.如权利要求1所述的聚合物，其中所述取代或无取代的C6-C50噻唑基噻唑具有化学式(8)的化学结构：
Figure FSA00000729141600042
其中R12选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中所述取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组，
且X为硫原子。
12.如权利要求1所述的聚合物，其中所述噻唑并噻唑具有化学式(9)的化学结构：
Figure FSA00000729141600043
且X为硫原子。
13.如权利要求1所述的聚合物，其中所述取代或无取代的C8-C30异吲哚啉具有化学式(10)的化学结构：
Figure FSA00000729141600051
其中R13选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中所述取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组，
且X为硫原子。
14.如权利要求1所述的聚合物，其中所述取代或无取代的C6-C50二酮吡咯并吡咯具有化学式(11)的化学结构：
Figure FSA00000729141600052
其中R14选自由氢原子、具有至少一取代基或无取代的C1-C22直链烷基、具有至少一取代基或无取代的C1-C22支链烷基、具有至少一取代基或无取代的C3-C22环烷基、及其组合所组成的群组，其中所述取代基为选自一或多个由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子、及其组合所组成的群组，
且X为硫原子或氧原子。
15.一种太阳能电池，包含：
一透明基板；
一透明电极，设置于所述透明基板上；
一有机半导体层，设置于所述透明电极上，其包含一受体聚合物与一权利要求1至14任一项所述的有机半导体聚合物；以及
一阴极，设置于所述有机半导体层上。
16.如权利要求15所述的太阳能电池，其中所述受体聚合物为富勒烯衍生物。
17.如权利要求16所述的太阳能电池，其中所述富勒烯衍生物包含(6，6)-苯基-碳61-丁酸甲酯以及(6，6)-苯基-碳71-丁酸甲酯。
18.如权利要求15所述的太阳能电池，其中所述阴极为铝与至少一选自下列材料所组成的群组所组成：钙、聚二己基6-(2，7-咔唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1，4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯、[(9，9-二辛基-2，7-芴)-交替-(9，9-双(3’-N，N-二甲基胺)丙基)-2，7-芴]。
CN2012101825816A 2012-05-30 2012-05-30 有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池 Pending CN102718946A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101825816A CN102718946A (zh) 2012-05-30 2012-05-30 有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池
TW101126645A TW201348285A (zh) 2012-05-30 2012-07-24 有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101825816A CN102718946A (zh) 2012-05-30 2012-05-30 有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102718946A true CN102718946A (zh) 2012-10-10

Family

ID=46944831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101825816A Pending CN102718946A (zh) 2012-05-30 2012-05-30 有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102718946A (zh)
TW (1) TW201348285A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103833986A (zh) * 2012-11-27 2014-06-04 海洋王照明科技股份有限公司 含二噻吩吡咯-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用
CN103848969A (zh) * 2012-11-28 2014-06-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种含噻唑并噻唑-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用
CN103865039A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 海洋王照明科技股份有限公司 含亚烷基芴与二噻吩并噻咯的共聚物及其制备方法和应用
CN103865044A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 海洋王照明科技股份有限公司 含环戊二烯二噻吩和苯并二(苯并硒二唑)单元的共聚物及其制备方法和应用
CN103897148A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 海洋王照明科技股份有限公司 含噻吩并噻吩单元的聚合物及其制备方法和太阳能电池器件
CN104004164A (zh) * 2013-02-27 2014-08-27 海洋王照明科技股份有限公司 含亚烷基芴与噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池
CN104177343A (zh) * 2013-05-27 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 含苯并三唑单元的有机半导体材料及其制备方法和太阳能电池器件
CN104744675A (zh) * 2015-03-30 2015-07-01 华南理工大学 含6H–吡咯并[3,4–f]苯并三唑–5,7–二酮的共轭聚合物及其应用
CN105837799A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 中国科学院化学研究所 一类二羰基桥连吡咯并吡咯二酮聚合物及其制备方法与应用
WO2018000735A1 (zh) * 2016-06-28 2018-01-04 华南理工大学 含1,2,5-苯并硒二唑-n-r1-5,6-二元羧酸酰亚胺的聚合物及其制法与应用
CN109651599A (zh) * 2017-10-12 2019-04-19 南方科技大学 一种p型聚合物半导体材料及其制备方法和应用
CN112592464A (zh) * 2020-10-27 2021-04-02 湖南文理学院 一种二维共轭2-氯苯基芴类共聚物光伏材料、制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1731901A (zh) * 2005-05-31 2006-02-08 华南理工大学 一种有机/高分子顶发射发光器件及其应用
WO2011025454A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Agency For Science, Technology And Research Ambipolar polymeric semiconductor materials and organic electronic devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1731901A (zh) * 2005-05-31 2006-02-08 华南理工大学 一种有机/高分子顶发射发光器件及其应用
WO2011025454A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Agency For Science, Technology And Research Ambipolar polymeric semiconductor materials and organic electronic devices

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Journal of Materials Chemistry》 20110915 Jang-Yong Lee，et al "Efficient donor-acceptor type polymer semiconductors with well-balanced energy levels and enhanced open circuit voltage properties for use in organic photovoltaics" 第16480-16487页 1，4-9，15-18 第21卷, *
《Macromolecules》 20110908 Chun Du，et al "9-Alkylidene-9H-Fluorene- Containing Polymer for High-Efficiency Polymer Solar Cells" 第7617-7624页 1-3，15-18 第44卷, *
CHUN DU，ET AL: ""9-Alkylidene-9H-Fluorene- Containing Polymer for High-Efficiency Polymer Solar Cells"", 《MACROMOLECULES》, vol. 44, 8 September 2011 (2011-09-08), pages 7617 - 7624 *
JANG-YONG LEE，ET AL: ""Efficient donor–acceptor type polymer semiconductors with well-balanced energy levels and enhanced open circuit voltage properties for use in organic photovoltaics"", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》, vol. 21, 15 September 2011 (2011-09-15), pages 16480 - 16487 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103833986A (zh) * 2012-11-27 2014-06-04 海洋王照明科技股份有限公司 含二噻吩吡咯-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用
CN103833986B (zh) * 2012-11-27 2016-04-13 海洋王照明科技股份有限公司 含二噻吩吡咯-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用
CN103848969B (zh) * 2012-11-28 2016-03-30 海洋王照明科技股份有限公司 一种含噻唑并噻唑-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用
CN103848969A (zh) * 2012-11-28 2014-06-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种含噻唑并噻唑-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用
CN103865039A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 海洋王照明科技股份有限公司 含亚烷基芴与二噻吩并噻咯的共聚物及其制备方法和应用
CN103865044A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 海洋王照明科技股份有限公司 含环戊二烯二噻吩和苯并二(苯并硒二唑)单元的共聚物及其制备方法和应用
CN103865044B (zh) * 2012-12-12 2016-04-27 海洋王照明科技股份有限公司 含环戊二烯二噻吩和苯并二(苯并硒二唑)单元的共聚物及其制备方法和应用
CN103897148A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 海洋王照明科技股份有限公司 含噻吩并噻吩单元的聚合物及其制备方法和太阳能电池器件
CN104004164A (zh) * 2013-02-27 2014-08-27 海洋王照明科技股份有限公司 含亚烷基芴与噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池
CN104177343A (zh) * 2013-05-27 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 含苯并三唑单元的有机半导体材料及其制备方法和太阳能电池器件
CN104744675A (zh) * 2015-03-30 2015-07-01 华南理工大学 含6H–吡咯并[3,4–f]苯并三唑–5,7–二酮的共轭聚合物及其应用
CN105837799A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 中国科学院化学研究所 一类二羰基桥连吡咯并吡咯二酮聚合物及其制备方法与应用
WO2018000735A1 (zh) * 2016-06-28 2018-01-04 华南理工大学 含1,2,5-苯并硒二唑-n-r1-5,6-二元羧酸酰亚胺的聚合物及其制法与应用
US10090423B2 (en) 2016-06-28 2018-10-02 South China University Of Technology Polymer containing 1,2,5-benzoselenadiazole-N-R1-5,6-dicarboxylic acid imide and preparation method and use thereof
CN109651599A (zh) * 2017-10-12 2019-04-19 南方科技大学 一种p型聚合物半导体材料及其制备方法和应用
CN112592464A (zh) * 2020-10-27 2021-04-02 湖南文理学院 一种二维共轭2-氯苯基芴类共聚物光伏材料、制备方法和应用
CN112592464B (zh) * 2020-10-27 2023-10-31 湖南文理学院 一种二维共轭2-氯苯基芴类共聚物光伏材料、制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
TW201348285A (zh) 2013-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102718946A (zh) 有机半导体聚合物及含有机半导体聚合物的太阳能电池
CN101665563B (zh) 一种给受体共轭聚合物及其在太阳能电池中的应用
CN107011361A (zh) 有机光电受体材料及其制备方法和应用
CN104045657B (zh) 五元杂环衍生物桥联的苝二酰亚胺二聚体、其制备方法及其在有机光伏器件中的应用
CN108948327B (zh) 一种喹喔啉类共轭聚合物及其制备方法与其在聚合物太阳电池中的应用
CN104086752A (zh) 苯并二噻吩类聚合物、其制备方法、包括其的半导体组合物及应用其的太阳能电池
JP5425338B2 (ja) アントラセンとピアセレノール類とを含有する共重合体、その製造方法及びその応用
CN102408547A (zh) 一种苯并二呋喃类共轭聚合物材料及其制备方法与应用
CN101787020A (zh) 一种可溶液加工的有机共轭分子及在太阳能电池中的应用
CN102686636B (zh) 含芴共轭聚合物、其制备方法和太阳能电池器件
CN108409944A (zh) 一种含氯取代共轭侧链的共轭聚合物及其制备方法和应用
CN102329418B (zh) 一种基于1,2,4,5-四嗪的共轭聚合物及用于制备太阳能电池
CN101962380B (zh) 一种有机共轭分子及其在有机太阳能电池中的应用
CN102827355A (zh) 苯并二呋喃基聚合物材料及其光伏应用
CN102311536B (zh) 含硅芴和噻吩吡咯二酮单元的共聚物、其制备方法和应用
CN106700039A (zh) 氟代吡啶[3,4‑b]吡嗪化合物及氟代吡啶[3,4‑b]吡嗪基共聚物材料和应用
CN116375732A (zh) 一种非富勒烯受体材料及其制备方法和应用
KR20180009547A (ko) 유기 태양전지용 공액 고분자 및 이의 제조방법
CN114349771B (zh) 一种六苯并蔻基非富勒烯受体材料及其制备和应用
CN110372849A (zh) 一种含氟二维共轭苯并二呋喃和吡嗪共聚物光伏材料、制备方法和应用
CN111171287A (zh) 一种二噻并苯并二噻吩类聚合物、其制备方法与应用
CN112592464B (zh) 一种二维共轭2-氯苯基芴类共聚物光伏材料、制备方法和应用
CN111171046B (zh) 一种基于四噻吩并吡咯的免掺杂空穴传输材料及其合成方法和应用
CN103396321A (zh) 醇溶性共轭有机小分子太阳能电池阴极界面材料及其制法和用途
CN103435616B (zh) 一种D(A-Ar)n型化合物及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121010