JP2016525625A - 共重合体およびこれを含む有機太陽電池 - Google Patents

Abstract

本明細書は、共重合体およびこれを含む有機太陽電池を提供する。

Description

本明細書は、共重合体およびこれを含む有機太陽電池に関する。
本出願は、２０１３年７月３１日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−００９０６１３号の出願日の利益を主張し、その内容はすべて本明細書に組み込まれる。

有機太陽電池は、光起電力効果（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）を応用することにより、太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換可能な素子である。太陽電池は、薄膜を構成する物質によって、無機太陽電池と、有機太陽電池に分けられる。典型的な太陽電池は、無機半導体の結晶性シリコン（Ｓｉ）をドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）してｐ−ｎ接合で作ったものである。光を吸収して生じる電子と正孔はｐ−ｎ接合点まで拡散し、その電界によって加速されて電極に移動する。この過程の電力変換効率は、外部回路に与えられる電力と太陽電池に入った太陽電力との比で定義され、現在標準化された仮想の太陽照射条件で測定する時、２４％程度まで達成された。しかし、従来の無機太陽電池はすでに経済性と材料上の需給において限界を示していることから、加工が容易で、安価で、多様な機能性を有する有機物半導体太陽電池が長期的な代替エネルギー源として注目されている。

太陽電池は、太陽エネルギーからできるだけ多くの電気エネルギーを出力できるように効率を高めることが重要である。このような太陽電池の効率を高めるためには、半導体の内部でできるだけ多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を損失なく外部に引き出すことも重要である。電荷が損失する原因の一つが、生成された電子および正孔が再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）によって消滅することである。生成された電子や正孔が損失することなく電極に伝達されるための方法として多様な方法が提示されているが、その大部分が追加の工程を要し、これによって製造費用が上昇することがある。

Ｔｗｏ−ｌａｙｅｒ ｏｒｇａｎｉｃ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｃｅｌｌ（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４８，１８３．（１９９６）） Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｖｉａ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｄｏｎｏｒ−Ａｃｃｅｐｔｏｒ Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓ（Ｇ．Ｙｕ，Ｊ．Ｇａｏ，Ｊ．Ｃ．Ｈｕｍｍｅｌｅｎ，Ｆ．Ｗｕｄｌ，Ａ．Ｊ．Ｈｅｅｇｅｒ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２７０，１７８９．（１９９５））

本明細書は、共重合体およびこれを含む有機太陽電池を提供することを目的とする。

本明細書の一実施態様において、下記化学式１で表される第１単量体と、電子供与体として作用する第２単量体と、電子受容体として作用する第３単量体とを含む共重合体を提供する。

化学式１において、
ａおよびｂはそれぞれ１〜５の整数であり、
ａが２〜５の整数の場合、Ｒ１は互いに同一または異なり、
ｂが２〜５の整数の場合、Ｒ２は互いに同一または異なり、
Ｒ１〜Ｒ４は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。

もう一つの実施態様において、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層とを含み、前記有機物層のうちの１層以上は、前記共重合体を含むものである有機太陽電池を提供する。

本明細書の共重合体は、有機太陽電池の有機物層の材料として使用可能であり、これを含む有機太陽電池は、開放電圧と短絡電流の上昇および／または効率の増加などにおいて優れた特性を示すことができる。

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、深いＨＯＭＯ準位、小さいバンドギャップ、高い電荷移動度を有して優れた特性を示すことができる。本明細書の一実施態様に係る重合体は、有機太陽電池において、単独または他の物質と混合して使用が可能であり、効率を向上させ、化合物の熱的安定性によって素子の寿命特性を向上させることができる。

本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池を示す図である。 実施例１で製造された共重合体１に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。 実施例２で製造された共重合体２に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。 実施例３で製造された共重合体３に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。 実施例４で製造された共重合体４に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。 実施例６で製造された共重合体６に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。 実施例７で製造された共重合体７に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。 本明細書の実施例１〜４の有機太陽電池の電流電圧曲線を示す図である。 本明細書の製造例７の有機太陽電池の電流電圧曲線を示す図である。

以下、本明細書について詳細に説明する。
本明細書において、「単量体」とは、共重合体の主鎖に含まれる繰り返しの構造であって、単量体は重合によって、共重合体中に結合された構造を示す。

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、化学式１で表される第１単量体と、電子供与体として作用する第２単量体と、電子受容体として作用する第３単量体とを含む。

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、３つの単量体で製造される。この場合、合成スキーム（ｓｃｈｅｍｅ）が簡単になり、共重合体の合成が容易である。

前記３つの単量体を含む前記共重合体は、ランダム共重合体である。ランダム共重合体の場合、結晶性（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）が減少し、無定形（ａｍｏｕｒｐｈｏｕｓ）の程度が大きくなって、熱に長期的安定性を確保することができ、前記共重合体を含む素子およびモジュールの作製工程が容易になる。
また、ランダム共重合体中の共重合体間の比率を調節して、溶解度の調節が容易であるため、有機太陽電池の製造工程に適した溶解度の提供が容易で、高効率の有機太陽電池を製造することができる。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１およびＲ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルコキシ基；または置換もしくは非置換のアルキル基である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１およびＲ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜３０の置換もしくは非置換のアルコキシ基；または炭素数１〜３０の置換もしくは非置換のアルキル基である。

本明細書の一実施態様において、前記ａは１である。

本明細書の一実施態様において、前記ｂは１である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１およびＲ２はそれぞれメタ位（ｍｅｔａ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に置換される。この場合、溶解度を増加させる効果がある。

本明細書の一実施態様において、前記化学式１で表される第１単量体は、下記化学式２で表される。

化学式２において、
Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じである。
本明細書の一実施態様において、前記電子供与体として作用する第２単量体は、下記化学式のうちの少なくとも１つを含む。

前記化学式において、
ｃは１〜４の整数であり、
ｄは１〜６の整数であり、
ｅは１〜８の整数であり、
ｆおよびｇはそれぞれ１〜３の整数であり、
ｃ、ｄ、ｅおよびｆが２以上の場合、Ｒ１０は互いに同一または異なり、
ｇが２以上の場合、Ｒ１１は互いに同一または異なり、
Ｒ１０およびＲ１１は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択され、
Ｘ１〜Ｘ３は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ’、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
ＺはＣＲＲ’、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
Ｙ１およびＹ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ、Ｎ、ＳｉＲ、Ｐ、およびＧｅＲからなる群より選択され、
前記ＲおよびＲ’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。

本明細書の一実施態様において、前記電子受容体として作用する第３単量体は、下記化学式のうちの少なくとも１つを含む。

前記化学式において、
Ｒ１２〜Ｒ１５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択され、
Ｘ４およびＸ５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ’、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
Ｙ３〜Ｙ６は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ、Ｎ、ＳｉＲ、Ｐ、およびＧｅＲからなる群より選択され、
ＲおよびＲ’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。

前記置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。

本明細書において、

は、共重合体の主鎖に連結される部位、または他の置換基に連結される部位を意味する。

本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素；ハロゲン基；カルボニル基；アルキル基；アルケニル基；アルコキシ基；シクロアルキル基；シリル基；アリールアルケニル基；アリール基；アリールオキシ基；アルキルチオキシ基；アルキルスルホキシ基；アリールスルホキシ基；ホウ素基；アルキルアミン基；アラルキルアミン基；アリールアミン基；ヘテロアリール基；アリールアミン基；アリール基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基、およびヘテロ環基からなる群より選択された１または２以上の置換基で置換されたり、前記例示された置換基のうちの２以上の置換基が連結された置換基で置換されているか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基として解釈されてもよい。前記例示された置換基のうちの２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換のものを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基として解釈されてもよい。

前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置、すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定はなく、２以上置換される場合、２以上の置換基は互いに同一または異なっていてもよい。

本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２５であることが好ましい。具体的には、下記のような構造の化合物になっていてもよいが、これに限定されるものではない。

本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が、水素、炭素数１〜２５の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数６〜２５のアリール基で１または２置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になっていてもよいが、これに限定されるものではない。

本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜５０であることが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、１−メチル−ブチル、１−エチル−ブチル、ペンチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ヘプチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、ｎ−オクチル、ｔｅｒｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、１−エチル−プロピル、１，１−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、２−メチルペンチル、４−メチルヘキシル、５−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数３〜６０であることが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、３−メチルシクロペンチル、２，３−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、３−メチルシクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、２，３−ジメチルシクロヘキシル、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０であることが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｉ−プロピルオキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシ、ベンジルオキシ、ｐ−メチルベンジルオキシなどになっていてもよいが、これらに限定されるものではない。

本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜４０であることが好ましい。具体例としては、ビニル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、１，３−ブタジエニル、アリル、１−フェニルビニル−１−イル、２−フェニルビニル−１−イル、２，２−ジフェニルビニル−１−イル、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、アリール基は、単環式アリール基、または多環式アリール基であってもよく、炭素数１〜２５のアルキル基、または炭素数１〜２５のアルコキシ基が置換される場合を含む。また、本明細書におけるアリール基は、芳香族環を意味することができる。

前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数６〜２５であることが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになっていてもよいが、これらに限定されるものではない。

前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数１０〜２４であることが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになっていてもよいが、これらに限定されるものではない。

本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよく、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。

前記フルオレニル基が置換される場合、

などになっていてもよい。ただし、これらに限定されるものではない。

本明細書において、シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、アミン基は、炭素数は特に限定されないが、１〜３０であることが好ましい。アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

本明細書において、アリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールアミン基、置換もしくは非置換のジアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリアリールアミン基がある。前記アリールアミン基中のアリール基は、単環式アリール基であってもよく、多環式アリール基であってもよい。前記アリール基が２以上を含むアリールアミン基は、単環式アリール基、多環式アリール基、または単環式アリール基と多環式アリール基を同時に含むことができる。

アリールアミン基の具体例としては、フェニルアミン、ナフチルアミン、ビフェニルアミン、アントラセニルアミン、３−メチル−フェニルアミン、４−メチル−ナフチルアミン、２−メチル−ビフェニルアミン、９−メチル−アントラセニルアミン、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、カルバゾール、およびトリフェニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。

本明細書において、ヘテロ環基は、炭素でない原子、異種原子を１以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、Ｏ、Ｎ、Ｓｅ、およびＳなどからなる群より選択される原子を１以上含むことができる。ヘテロ環基の炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜６０であることが好ましい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基、アリールスルホキシ基、およびアラルキルアミン基中のアリール基は、上述したアリール基の例示の通りである。具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ、ｐ−トリルオキシ、ｍ−トリルオキシ、３，５−ジメチル−フェノキシ、２，４，６−トリメチルフェノキシ、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ、３−ビフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、４−メチル−１−ナフチルオキシ、５−メチル−２−ナフチルオキシ、１−アントリルオキシ、２−アントリルオキシ、９−アントリルオキシ、１−フェナントリルオキシ、３−フェナントリルオキシ、９−フェナントリルオキシなどがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、２−メチルフェニルチオキシ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオキシ基などがあり、アリールスルホキシ基としては、ベンゼンスルホキシ基、ｐ−トルエンスルホキシ基などがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、ヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基は、上述したヘテロ環基の例示の中から選択されてもよい。

本明細書において、アルキルチオキシ基、アルキルスルホキシ基中のアルキル基は、上述したアルキル基の例示の通りである。具体的には、アルキルチオキシ基としては、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオキシ基、ヘキシルチオキシ基、オクチルチオキシ基などがあり、アルキルスルホキシ基としては、メシル、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されない。

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記化学式１−１で表される単位を含む。

化学式１−１において、
ａ、ｂ、Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じであり、
Ｄは電子供与体として作用する第２単位である。
本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記化学式３で表される単位を含む。

化学式３において、
ａ、ｂ、Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じであり、
ｌはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
ｍはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
ｎは１〜１０，０００の整数であり、
Ｄ１およびＤ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、電子供与体として作用する第２単位であり、
Ａは電子受容体として作用する第３単位である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｄ１、Ｄ２の電子供与体の例示は上述した通りである。

本明細書の一実施態様において、前記Ａの電子受容体の例示は上述した通りである。

本明細書の一実施態様において、Ｄ１は

を含む。

本明細書の一実施態様において、Ｄ１は

を含む。

本明細書の一実施態様において、Ｄ２は

を含む。

本明細書の一実施態様において、Ｄ２は

を含む。

本明細書の一実施態様において、Ａは

を含む。

本明細書の一実施態様において、Ａは

を含む。

本明細書の一実施態様において、Ａは

を含む。

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記化学式４〜7で表される単位のうちの少なくともいずれか１つを含む。

化学式４〜７において、
ａ、ｂ、Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じであり、
ｌはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
ｍはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
ｈおよびｉは括弧内の構造の繰り返し単位であって、１〜３の整数であり、
ｈおよびｉが２以上の場合、括弧内の構造は互いに同一または異なり、
ｎは１〜１０，０００の整数であり、
Ｒ１０〜Ｒ１３、Ｒ１０’およびＲ１１’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択され、
Ｘ１、Ｘ１’、Ｘ２、Ｘ２’、Ｘ４およびＸ５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ’、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
Ｙ３〜Ｙ５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ、Ｎ、ＳｉＲ、Ｐ、およびＧｅＲからなる群より選択され、
ＲおよびＲ’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。

本明細書において、前記「括弧内の構造」は、（ ）内に含まれる構造を意味する。
本明細書において、「単位」とは、共重合体の単量体に含まれる繰り返しの構造であって、単量体が重合によって、共重合体中に結合された構造を意味する。

本明細書において、「単位を含む」の意味は、重合体中の主鎖に含まれるという意味である。
本明細書の一実施態様において、前記ｈは１である。
本明細書の一実施態様において、前記ｈは２である。

本明細書の一実施態様において、前記ｉは１である。
本明細書の一実施態様において、前記ｉは２である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１はＳである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１’はＳである。

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ２はＳである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ２’はＳである。

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ４はＳである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ４はＮＲである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ４はＮＲであり、前記Ｒは置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ４はＮＲであり、前記Ｒは置換もしくは非置換のドデカニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ４はＮＲであり、前記Ｒはドデカニル基である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ５はＳである。

本明細書の一実施態様において、前記Ｙ３はＮである。

本明細書の一実施態様において、前記Ｙ４はＮである。

本明細書の一実施態様において、前記Ｙ５はＣＲである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ５はＣＲであり、前記Ｒは置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ５はＣＲであり、前記Ｒは置換もしくは非置換のオクトキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ５はＣＲであり、前記Ｒはオクトキシ基である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０は水素である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０’は水素である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１は水素である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１’は水素である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１２は置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１２は置換もしくは非置換のオクトキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１２はオクトキシ基である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１３は水素である。

もう一つの実施態様において、前記Ｒ１４は置換もしくは非置換のカルボニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１４はアルキル基で置換されたカルボニル基である。
他の実施態様において、前記Ｒ１４は２−エチルヘキサン−１−オンである。

本明細書の一実施態様において、前記ａは１である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１はメタ位に置換される。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１は置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１は置換もしくは非置換のオクトキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１はオクトキシ基である。

本明細書の一実施態様において、前記ｂは１である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２はメタ位に置換される。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２は置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２は置換もしくは非置換のオクトキシ基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２はオクトキシ基である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３は水素である。
他の実施態様において、前記Ｒ３はハロゲン基である。

もう一つの実施態様において、前記Ｒ３はフッ素である。

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ４は水素である。
他の実施態様において、前記Ｒ４はハロゲン基である。
もう一つの実施態様において、前記Ｒ４はフッ素である。

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記共重合体１〜6で表されるもののうちの少なくともいずれか１つを含む。

前記共重合体１〜6において、
ｌ、ｍおよびｎは上記で定義したのと同じである。
本明細書の一実施態様において、前記ｌは０．５である。
本明細書の一実施態様において、前記ｍは０．５である。
他の実施態様において、前記ｌは０．６７５である。
さらに他の実施態様において、前記ｍは０．３２５である。

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の末端基は、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の末端基としては、ヘテロ環基またはアリール基である。

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の末端基は、４−（トリフルオロメチル）フェニル基（４−（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）である。

本明細書の一実施態様によれば、前記共重合体の数平均分子量は、５００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌが好ましい。好ましくは、前記共重合体の数平均分子量は、１０，０００〜１００，０００が好ましい。本明細書の一実施態様において、前記共重合体の数平均分子量は、３０，０００〜７０，０００である。

本明細書の一実施態様によれば、前記共重合体は、１〜１００の分子量分布を有してもよい。好ましくは、前記共重合体は、１〜３の分子量分布を有する。

分子量分布は低いほど、数平均分子量が大きくなるほど、電気的特性と機械的特性がさらに良くなる。
また、一定以上の溶解度を有して溶液塗布法の適用を有利にするために、数平均分子量は、１００，０００以下であることが好ましい。

前記共重合体は、後述する製造例に基づいて製造できる。
前記共重合体は、単量体３種に触媒と溶媒を入れて反応させた後、末端キャッピング剤（ｅｎｄ ｃａｐｐｉｎｇ）を施し、混合物をメタノールに沈殿させた後、固体を抽出して製造できる。前記のように、単量体３種を変化させて、化学式４〜６および共重合体１〜４以外にも、化学式３で表される単位および化学式１の第１単量体を含む共重合体を製造することができる。

本明細書に係る共重合体は、多段階の化学反応で製造することができる。アルキル化反応、グリニャール（Ｇｒｉｇｎａｒｄ）反応、スズキ（Ｓｕｚｕｋｉ）カップリング反応、およびスティル（Ｓｔｉｌｌｅ）カップリング反応などによりモノマーを製造した後、スティルカップリング反応などの炭素−炭素カップリング反応により最終共重合体を製造することができる。導入しようとする置換基がボロン酸（ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはボロン酸エステル（ｂｏｒｏｎｉｃ ｅｓｔｅｒ）化合物の場合には、スズキカップリング反応により製造すればよく、導入しようとする置換基がトリブチルチン（ｔｒｉｂｕｔｙｌｔｉｎ）化合物の場合には、スティルカップリング反応により製造すればよいが、これに限定されるものではない。

本明細書の一実施態様において、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層とを含み、前記有機物層のうちの１層以上は、前記共重合体を含むものである有機太陽電池を提供する。

本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池は、第１電極と、光活性層と、第２電極とを含む。前記有機太陽電池は、基板、正孔輸送層、および／または電子輸送層がさらに含まれてもよい。

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池が外部光源から光子を受けると、電子供与体と電子受容体との間で電子と正孔が発生する。発生した正孔は、電子ドナー層を介して陽極に輸送される。

本明細書の一実施態様において、前記有機物層は、正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送と正孔注入を同時に行う層を含み、前記正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送と正孔注入を同時に行う層は、前記共重合体を含む。

もう一つの実施態様において、前記有機物層は、電子注入層、電子輸送層、または電子注入と電子輸送を同時に行う層を含み、前記電子注入層、電子輸送層、または電子注入と電子輸送を同時に行う層は、前記共重合体を含む。

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池が外部光源から光子を受けると、電子供与体と電子受容体との間で電子と正孔が発生する。発生した正孔は、電子ドナー層を介して陽極に輸送される。

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、付加的な有機物層をさらに含むことができる。前記有機太陽電池は、複数の機能を同時に有する有機物を用いることで有機物層の数を減少させることができる。

本明細書の一実施態様において、前記第１電極はアノードであり、前記第２電極はカソードである。もう一つの実施態様において、前記第１電極はカソードであり、前記第２電極はアノードである。

本明細書の一実施態様において、有機太陽電池は、カソード、光活性層、およびアノードの順に配列されてもよく、アノード、光活性層、およびカソードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。

もう一つの実施態様において、前記有機太陽電池は、アノード、正孔輸送層、光活性層、電子輸送層、およびカソードの順に配列されてもよく、カソード、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層、およびアノードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、ノーマル（Ｎｏｒｍａｌ）構造である。
本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、インバーテッド（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）構造である。

もう一つの実施態様において、バッファー層が、光活性層と正孔輸送層との間、または光活性層と電子輸送層との間に備えられるとよい。この時、正孔注入層が、アノードと正孔輸送層との間にさらに備えられてもよい。また、電子注入層が、カソードと電子輸送層との間にさらに備えられてもよい。

本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、電子供与体および受容体からなる群より選択される１または２以上を含み、前記電子供与体物質は、前記共重合体を含む。

本明細書の一実施態様において、前記電子受容体物質は、フラーレン、フラーレン誘導体、バソクプロイン、半導体性元素、半導体性化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されてもよい。具体的には、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ（（６，６）−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ−ｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ）、またはＰＣＢＣＲ（（６，６）−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ−ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｙｌ ｅｓｔｅｒ）、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）ＰＢＩ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、およびＰＴＣＢＩ（３，４，９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅ−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｂｉｓ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）からなる群より選択される１または２以上の化合物である。

本明細書の一実施態様において、前記電子供与体および電子受容体は、バルクヘテロジャンクション（ＢＨＪ）である。電子供与体物質および電子受容体物質は、１：１０〜１０：１の比率（ｗ／ｗ）で混合される。

バルクヘテロジャンクションとは、光活性層で電子供与体物質と電子受容体物質が互いに混ざっていることを意味する。

本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、ｎ型有機物層およびｐ型有機物層を含む２層薄膜（ｂｉｌａｙｅｒ）構造であり、前記ｐ型有機物層は、前記共重合体を含む。

本明細書において、前記基板は、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板になっていてもよいが、これに限定されず、有機太陽電池に通常使用される基板であれば制限はない。具体的には、ガラスまたはＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などがあるが、これらに限定されるものではない。

前記アノード電極は、透明で導電性に優れた物質になっていてもよいが、これに限定されない。バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳＮＯ_２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロール、およびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

前記アノード電極の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング、Ｅ−ビーム、熱蒸着、スピンコーティング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、ドクターブレード、またはグラビアプリンティング法を用いて基板の一面に塗布されるか、フィルム形態でコーティングされることにより形成可能である。

前記アノード電極を基板上に形成する場合、これは、洗浄、水分除去および親水性改質過程を経ることができる。

例えば、パターニングされたＩＴＯ基板を、洗浄剤、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次に洗浄した後、水分除去のために、加熱板で１００〜１５０℃で１〜３０分間、好ましくは１２０℃で１０分間乾燥し、基板が完全に洗浄されると、基板表面を親水性に改質する。

前記のような表面改質を通して接合表面電位を光活性層の表面電位に適した水準に維持することができる。また、改質時、アノード電極上に高分子薄膜の形成が容易になり、薄膜の品質が向上することもできる。

アノード電極のための前処理技術としては、ａ）平行平板型放電を利用した表面酸化法、ｂ）真空状態でＵＶ紫外線を用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法、およびｃ）プラズマによって生成された酸素ラジカルを用いて酸化する方法などがある。

アノード電極または基板の状態に応じて、前記方法のうちの１つを選択することができる。ただし、どの方法を利用しても共通してアノード電極または基板表面の酸素の離脱を防止し、水分および有機物の残留を最大限に抑制することが好ましい。この時、前処理の実質的な効果を極大化することができる。

具体例として、ＵＶを用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法を利用することができる。この時、超音波洗浄後、パターニングされたＩＴＯ基板を加熱板（ｈｏｔ ｐｌａｔｅ）でベーキング（ｂａｋｉｎｇ）してよく乾燥させた後、チャンバーに投入し、ＵＶランプを作用させて、酸素ガスがＵＶ光と反応して発生するオゾンによってパターニングされたＩＴＯ基板を洗浄することができる。

しかし、本明細書におけるパターニングされたＩＴＯ基板の表面改質方法は特に限定させる必要はなく、基板を酸化させる方法であればいずれの方法でも構わない。

前記カソード電極は、仕事関数が小さい金属になっていてもよいが、これに限定されない。具体的には、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金；ＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＯ_２／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｆｅ、Ａｌ：Ｌｉ、Ａｌ：ＢａＦ_２、Ａｌ：ＢａＦ_２：Ｂａのような多層構造の物質になっていてもよいが、これらに限定されるものではない。

前記カソード電極は、５ｘ１０^−７ｔｏｒｒ以下の真空度を示す熱蒸着器の内部で蒸着されて形成されてもよいが、この方法にのみ限定されるものではない。
前記正孔輸送層および／または電子輸送層物質は、光活性層で分離された電子と正孔を電極に効率的に伝達させる役割を担当し、物質を特に制限しない。

前記正孔輸送層物質は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏxｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ））、モリブデン酸化物（ＭｏＯ_ｘ）；バナジウム酸化物（Ｖ_２Ｏ_５）；ニッケル酸化物（ＮｉＯ）；およびタングステン酸化物（ＷＯ_ｘ）などになっていてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。

前記電子輸送層物質は、電子抽出金属酸化物（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ）になっていてもよく、具体的には、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体；Ａｌｑ_３を含む錯体；Ｌｉｑを含む金属錯体；ＬｉＦ；Ｃａ；チタン酸化物（ＴｉＯ_ｘ）；亜鉛酸化物（ＺｎＯ）；およびセシウムカーボネート（Ｃｓ_２ＣＯ_３）などになっていてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。

光活性層は、電子供与体および／または電子受容体のような光活性物質を有機溶媒に溶解させた後、溶液を、スピンコーティング、ディップコーティング、スクリーンプリンティング、スプレーコーティング、ドクターブレード、ブラシペインティングなどの方法で形成することができるが、これらの方法にのみ限定されるものではない。

前記共重合体の製造方法およびこれを含む有機太陽電池の製造は、以下の製造例および実施例で具体的に説明する。しかし、下記の実施例は本明細書を例示するためのものであり、本明細書の範囲がこれらによって限定されるものではない。

実施例１．高分子重合（共重合体１の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１３ｍｌ、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（２，５−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、１．２ｇ、２．９３ｍｍｏｌ）、５，８−ジブロモ−２，３−ビス（３−（オクチルオキシ）フェニル）キノキサリン（５，８−ｄｉｂｒｏｍｏ−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、１．０２０ｇ、１．４６４ｍｍｏｌ）、１，３−ジブロモ−５−ドデシルチエノ［３，４−ｃ］ピロール−４，６−ジオン（１，３−Ｄｉｂｒｏｍｏ−５−ｄｏｄｅｃｙｌｔｈｉｅｎｏ［３，４−ｃ］ｐｙｒｒｏｌｅ−４，６−ｄｉｏｎｅ、０．７０１８ｇ、１．４６４ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、８０ｍｇ）、トリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（Ｔｒｉ−（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、１０６ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：４６％
数平均分子量：２４，６００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：９０，０００ｇ／ｍｏｌ
図２は、実施例１で製造された共重合体１に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。

実施例２．高分子重合（共重合体２の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１５ｍｌ、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（２，５−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、１．０ｇ、２．４４０ｍｍｏｌ）、４，７−ジブロモ−５，６−ビス（オクチルオキシ）ベンゾ［ｃ］−１，２，５−チアジアゾール（４，７−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，６−ｂｉｓ（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｂｅｎｚｏ［ｃ］−１，２，５−ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ、０．６７１６ｇ、１．２２０ｍｍｏｌ）、５，８−ジブロモ−２，３−ビス（３−（オクチルオキシ）フェニル）キノキサリン（５，８−ｄｉｂｒｏｍｏ−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、０．８５００ｇ、１．２２０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、６７ｍｇ）、トリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（Ｔｒｉ−（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、８９ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：４６％
数平均分子量：１８，８００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：４０，１００ｇ／ｍｏｌ
図３は、実施例２で製造された共重合体２に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。

実施例３．高分子重合（共重合体３の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１５ｍｌ、５，５’−ビス（トリメチルスタンニル）−２，２’−ビチオフェン（５，５’−ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）−２，２’−ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、０．９７２４ｇ、１．９７６ｍｍｏｌ）、４，７−ジブロモ−５，６−ビス（オクチルオキシ）ベンゾ［ｃ］−１，２，５−チアジアゾール（４，７−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，６−ｂｉｓ（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｂｅｎｚｏ［ｃ］−１，２，５−ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ、０．５４４０ｇ、０．９８８ｍｍｏｌ）、５，８−ジブロモ−２，３−ビス（３−（オクチルオキシ）フェニル）キノキサリン（５，８−ｄｉｂｒｏｍｏ−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、０．６８８５ｇ、０．９８８ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、５４ｍｇ）、トリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（Ｔｒｉ−（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、７２ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：５２％
数平均分子量：２５，７００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：１２０，０００ｇ／ｍｏｌ
図４は、実施例３で製造された共重合体３に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。

実施例４．高分子重合（共重合体４の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１５ｍｌ、２，５−ビス−トリメチルスタンニル−チエノ［３，２−ｂ］ビチオフェン（２，５−Ｂｉｓ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ−ｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、０．４７６８ｇ、１．０２３５ｍｍｏｌ）、４，７−ジブロモ−５，６−ビス（オクチルオキシ）ベンゾ［ｃ］−１，２，５−チアジアゾール（４，７−ｄｉｂｒｏｍｏ−５，６−ｂｉｓ（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｂｅｎｚｏ［ｃ］−１，２，５−ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ、０．２８１７ｇ、０．５１２ｍｍｏｌ）、５，８−ビス（５−ブロモチオフェン−２−イル）２，３−ビス（３−（オクチルオキシフェニル）キノキサリン（５，８−Ｂｉｓ（５−ｂｒｏｍｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２−ｙｌ）−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、０．３５６５ｇ、０．５１２ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、３５ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：４８％
数平均分子量：１１，６００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：３５２，０００ｇ／ｍｏｌ
図５は、実施例４で製造された共重合体４に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。

実施例５．高分子重合（共重合体５の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１３ｍｌ、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（２，５−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、１．２ｇ、２．９３ｍｍｏｌ）、５，８−ジブロモ−２，３−ビス（３−（オクチルオキシ）フェニル）キノキサリン（５，８−ｄｉｂｒｏｍｏ−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、１．０１９９ｇ、１．４６４ｍｍｏｌ）、１−（４，６−ジブロモチエノ［３，４−ｂ］チオフェン−２−イル）−２−エチルヘキサン−１−オン（１−（４，６−ｄｉｂｒｏｍｏｔｈｉｅｎｏ［３，４−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎ−１−ｏｎｅ、０．６２１２ｇ、１．４６４ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、８０ｍｇ）、トリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（Ｔｒｉ−（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、１０６ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：５２％
数平均分子量：１１，３００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：３６，２００ｇ／ｍｏｌ

実施例６．高分子重合（共重合体６の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１３ｍｌ、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（２，５−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、１．２ｇ、２．９２ｍｍｏｌ）、５，８−ジブロモ−２，３−ビス（３−（オクチルオキシ）フェニル）キノキサリン（５，８−ｄｉｂｒｏｍｏ−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、０．９９０５ｇ、１．４６ｍｍｏｌ）、１，３−ジブロモ−５−ドデシルチエノ［３，４−ｃ］ピロール−４，６−ジオン（１，３−Ｄｉｂｒｏｍｏ−５−ｄｏｄｅｃｙｌｔｈｉｅｎｏ［３，４−ｃ］ｐｙｒｒｏｌｅ−４，６−ｄｉｏｎｅ、０．７０１８ｇ、１．４６ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、８０ｍｇ）、トリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（Ｔｒｉ−（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、１０６ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：６０％
数平均分子量：２６，３００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：７８，３００ｇ／ｍｏｌ
図６は、実施例６で製造された共重合体６に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。

実施例７．高分子重合（共重合体７の重合）

マイクロ波反応器バイアル（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｖｉａｌ）に、クロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）１３ｍｌ、２，５−ビス（トリメチルスタンニル）チオフェン（２，５−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、１．２ｇ、２．９３ｍｍｏｌ）、５，８−ジブロモ−２，３−ビス（３−（オクチルオキシ）フェニル）キノキサリン（５，８−ｄｉｂｒｏｍｏ−２，３−ｂｉｓ（３−（ｏｃｔｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ、０．７６５０ｇ、１．１０ｍｍｏｌ）、１，３−ジブロモ−５−ドデシルチエノ［３，４−ｃ］ピロール−４，６−ジオン（１，３−Ｄｉｂｒｏｍｏ−５−ｄｏｄｅｃｙｌｔｈｉｅｎｏ［３，４−ｃ］ｐｙｒｒｏｌｅ−４，６−ｄｉｏｎｅ、０．８７２２ｇ、１．１０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、８０ｍｇ）、トリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（Ｔｒｉ−（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ、１０６ｍｇ）を入れて、１７０℃の条件下、１時間反応させた。混合物を室温まで冷却してメタノールに注ぎ込んだ後、固体を濾過して、メタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムにソックスレー抽出（Ｓｏｘｈｌｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）した後、クロロホルム部分を再びメタノールに沈殿させて固体を濾過した。
収率：６２％
数平均分子量：１２，３００ｇ／ｍｏｌ
重量平均分子量：４６，７００ｇ／ｍｏｌ
図７は、実施例７で製造された共重合体７に対するゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を示す図である。

有機太陽電池の製造および特性の測定
実験例１．有機太陽電池の製造−１
前記実施例１で製造した共重合体１とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体１−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

実験例２．有機太陽電池の製造−２
前記実施例２で製造した共重合体２とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体２−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

製造例３．有機太陽電池の製造−３
前記実施例３で製造した共重合体３とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体３−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

製造例４．有機太陽電池の製造−４
前記実施例４で製造した共重合体４とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体４−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

製造例５．有機太陽電池の製造−５
前記実施例５で製造した共重合体５とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体５−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

製造例６．有機太陽電池の製造−６
前記実施例６で製造した共重合体６とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体６−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

製造例７．有機太陽電池の製造−７
前記実施例７で製造した共重合体７とＰＣ_７１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして、複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造とした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ｂａｙｔｒｏｍ Ｐ）をスピンコーティングして、１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、共重合体７−ＰＣ_７１ＢＭ複合溶液を０．４５μｍのＰＰシリンジフィルター（ｓｙｒｉｎｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）で濾過した後、スピンコーティングして、３ｘ１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて２００ｎｍの厚さにＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。

＜試験例１＞
前記製造例１〜４および比較例１で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ^２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１にその結果を示した。

表１において、総厚さは有機太陽電池内における活性層の厚さを意味し、Ｖ_ｏｃは開放電圧を、Ｊ_ｓｃは短絡電流を、ＦＦは充填率（Ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を、ＰＣＥはエネルギー変換効率を意味する。開放電圧と短絡電流はそれぞれ、電圧−電流密度曲線の４象限においてＸ軸とＹ軸の切片であり、これら２つの値が高いほど、太陽電池の効率は好適に高くなる。また、充填率（Ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）は、曲線の内部に描ける矩形の広さを、短絡電流と開放電圧との積で割った値である。これら３つの値を、照射された光の強度で割ると、エネルギー変換効率を求めることができ、高い値であるほど好ましい。
図８は、本明細書の製造例１〜４の有機太陽電池の電流電圧曲線を示す図である。
図９は、本明細書の製造例７の有機太陽電池の電流電圧曲線を示す図である。

１０１：基板
１０２：第１電極
１０３：正孔輸送層
１０４：光活性層
１０５：第２電極

Claims (17)

1. 下記化学式１で表される第１単量体と、電子供与体として作用する第２単量体と、電子受容体として作用する第３単量体とを含む共重合体：
   

   

   化学式１において、
   ａおよびｂはそれぞれ１〜５の整数であり、
   ａが２〜５の整数の場合、Ｒ１は互いに同一または異なり、
   ｂが２〜５の整数の場合、Ｒ２は互いに同一または異なり、
   Ｒ１〜Ｒ４は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。
2. 前記Ｒ１およびＲ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルコキシ基；または置換もしくは非置換のアルキル基である請求項１に記載の共重合体。
3. 前記化学式１で表される第１単量体は、下記化学式２で表されるものである請求項１に記載の共重合体：
   

   

   化学式２において、
   Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じである。
4. 前記電子供与体として作用する第２単量体は、下記化学式のうちの少なくとも１つを含むものである請求項１に記載の共重合体：
   

   

   前記化学式において、
   ｃは１〜４の整数であり、
   ｄは１〜６の整数であり、
   ｅは１〜８の整数であり、
   ｆおよびｇはそれぞれ１〜３の整数であり、
   ｃ、ｄ、ｅおよびｆが２以上の場合、Ｒ１０は互いに同一または異なり、
   ｇが２以上の場合、Ｒ１１は互いに同一または異なり、
   Ｒ１０およびＲ１１は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択され、
   Ｘ１〜Ｘ３は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ’、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
   ＺはＣＲＲ’、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
   Ｙ１およびＹ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ、Ｎ、ＳｉＲ、Ｐ、およびＧｅＲからなる群より選択され、
   ＲおよびＲ’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。
5. 前記電子受容体として作用する第３単量体は、下記化学式のうちの少なくとも１つを含むものである請求項１に記載の共重合体：
   

   

   前記化学式において、
   Ｒ１２〜Ｒ１５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択され、
   Ｘ４およびＸ５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ’、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
   Ｙ３〜Ｙ６は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ、Ｎ、ＳｉＲ、Ｐ、およびＧｅＲからなる群より選択され、
   ＲおよびＲ’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。
6. 前記共重合体は、ランダム共重合体である請求項１に記載の共重合体。
7. 前記共重合体は、下記化学式３で表される単位を含むものである請求項１に記載の共重合体：
   

   

   化学式３において、
   ａ、ｂ、Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じであり、
   ｌはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
   ｍはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
   ｌ＋ｍ＝１であり、
   ｎは１〜１０，０００の整数であり、
   Ｄ１およびＤ２は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、電子供与体として作用する第２単位であり、
   Ａは電子受容体として作用する第３単位である。
8. 前記共重合体は、下記化学式４〜7で表される単位のうちの少なくともいずれか１つを含むものである請求項１に記載の共重合体：
   

   

   

   

   

   化学式４〜７において、
   ａ、ｂ、Ｒ１〜Ｒ４は化学式１で定義したのと同じであり、
   ｌはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
   ｍはモル分率であって、０＜ｌ≦１の実数であり、
   ｌ＋ｍ＝１であり、
   ｈおよびｉは括弧内の構造の繰り返し単位であって、１〜３の整数であり、
   ｈおよびｉが２以上の場合、括弧内の構造は互いに同一または異なり、
   ｎは１〜１０，０００の整数であり、
   Ｒ１０〜Ｒ１３、Ｒ１０’およびＲ１１’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択され、
   Ｘ１、Ｘ１’、Ｘ２、Ｘ２’、Ｘ４およびＸ５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ’、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ’、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ’、Ｓｅ、およびＴｅからなる群より選択され、
   Ｙ３〜Ｙ５は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ、Ｎ、ＳｉＲ、Ｐ、およびＧｅＲからなる群より選択され、
   ＲおよびＲ’は互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のカルボニル基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアルキルアミン基；置換もしくは非置換のアラルキルアミン基；置換もしくは非置換のアリールアミン基；置換もしくは非置換のヘテロアリールアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。
9. 前記共重合体の数平均分子量は、５００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌである請求項１〜８のいずれか１項に記載の共重合体。
10. 前記共重合体の分子量分布は、１〜１００である請求項１〜８のいずれか１項に記載の共重合体。
11. 第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層とを含み、前記有機物層のうちの１層以上は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の共重合体を含むものである有機太陽電池。
12. 前記有機物層は、正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送と正孔注入を同時に行う層を含み、
    前記正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送と正孔注入を同時に行う層は、前記共重合体を含む請求項１１に記載の有機太陽電池。
13. 前記有機物層は、電子注入層、電子輸送層、または電子注入と電子輸送を同時に行う層を含み、
    前記電子注入層、電子輸送層、または電子注入と電子輸送を同時に行う層は、前記共重合体を含む請求項１１に記載の有機太陽電池。
14. 前記光活性層は、電子供与体および電子受容体からなる群より選択される１または２以上を含み、
    前記電子供与体は、前記共重合体を含むものである請求項１１に記載の有機太陽電池。
15. 前記電子受容体は、フラーレン、フラーレン誘導体、炭素ナノチューブ、炭素ナノチューブ誘導体、バソクプロイン、半導体性元素、半導体性化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるものである請求項１４に記載の有機太陽電池。
16. 前記電子供与体および電子受容体は、バルクヘテロジャンクション（ＢＨＪ）である請求項１４に記載の有機太陽電池。
17. 前記光活性層は、ｎ型有機物層およびｐ型有機物層を含む２層薄膜（ｂｉｌａｙｅｒ）構造であり、
    前記ｐ型有機物層は、前記共重合体を含むものである請求項１１に記載の有機太陽電池。

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