KR102389528B1 - Organic semiconducting compounds, and organic electronic device ing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 보다 많은 양의 광자를 흡수함과 동시에 이들의 이동도를 향상시킬 수 있는 유기 반도체 화합물, 즉 신규한 공중합체를 제공하여, 플러렌계 화합물은 물론 비플러렌계 화합물과 같은 전자수용체와 조합되어도 우수한 광전변환효율을 구현함과 동시에, 대면적 인쇄공정에 적합하여 양산공정 및 대량생산에 적합하고 친환경 공정에 적용 가능하여 상업적으로도 유리하게 고효율의 유기 전자 소자를 제공할 수 있다.The present invention relates to an organic semiconductor compound and an organic electronic device including the same. According to the present invention, an organic semiconductor compound capable of absorbing a larger amount of photons and improving their mobility, that is, a novel copolymer It provides excellent photoelectric conversion efficiency even when combined with electron acceptors such as fullerene compounds as well as non-fullerene compounds, and is suitable for large-area printing processes, suitable for mass production and mass production, and can be applied to eco-friendly processes. It is also possible to provide an organic electronic device with high efficiency commercially advantageously.

Description

유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자{Organic semiconducting compounds, and organic electronic device ing the same}An organic semiconductor compound and an organic electronic device comprising the same

본 발명은 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것으로, 상세하게 본 발명은 반복되는 각 단위구조의 전자친화도 차이로 인해 동일분자 내에서 쌍극자 모멘트가 강하게 형성되어 전하이동도가 매우 높은 공중합체 및 이를 전자공여체로써 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic semiconductor compound and an organic electronic device including the same, and in detail, the present invention provides a strong dipole moment in the same molecule due to a difference in electron affinity of each repeated unit structure, so that the charge mobility is very high. It relates to a copolymer and an organic electronic device comprising the same as an electron donor.

최근 반도체 성질을 띄는 유기 소재의 개발과 이를 이용한 다양한 응용 연구가 어느 때보다 활발히 진행되고 있다. 전자파 차폐막, 캐패시터, OLED 디스플레이, 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor; OTFT), 유기 태양 전지, 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자 등 유기 반도체를 이용한 응용 연구의 영역은 계속해서 확장되고 있다. 이 중, 특히 유기 태양 전지 영역은 최근 활발히 연구되고 있는 신재생에너지 기술 중 깨끗하고 안전한 에너지의 무한 생산을 가능하게 하는 점에서 큰 주목을 받고 있다.Recently, the development of organic materials with semiconductor properties and various application studies using them are being conducted more actively than ever before. The field of applied research using organic semiconductors, such as electromagnetic wave shielding films, capacitors, OLED displays, organic thin film transistors (OTFTs), organic solar cells, and memory devices using multiphoton absorption, continues to expand. Among them, the organic solar cell area in particular is receiving great attention in terms of enabling the infinite production of clean and safe energy among new and renewable energy technologies that are being actively researched in recent years.

유기 태양 전지는 광기전력효과(photovoltaic effect)를 응용함으로써 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환할 수 있는 소자이다. 전형적인 태양 전지는 무기 반도체인 결정성 실리콘(Si)을 도핑(doping)하여 p-n 접합으로 만든 것이다. 빛을 흡수하여 생기는 전자(electron)와 정공(hole)은 p-n 접합점까지 확산되고 그 전계에 의하여 가속되어 전극으로 이동한다. 이 과정의 전력변환효율은 외부 회로에 주어지는 전력과 태양 전지에 들어간 태양전력의 비로 정의되며, 현재 표준화된 가상 태양 조사 조건으로 측정 시 24% 정도까지 달성되었다. 종래의 무기 태양 전지는 높은 생산원가 및 재료상의 수급 면에서 그 한계를 보이고 있어, 태양 전지의 가공편의성을 높이며 생산원가를 낮출 수 있는 기술의 개발이 진행되었으며, 그 결과 저원가의 풍부한 유기재료를 이용한 유기 태양 전지 기술이 새로운 대안으로 주목을 받게 되었다.The organic solar cell is a device capable of directly converting solar energy into electrical energy by applying the photovoltaic effect. A typical solar cell is made of a p-n junction by doping crystalline silicon (Si), an inorganic semiconductor. Electrons and holes generated by absorbing light diffuse to the p-n junction and are accelerated by the electric field and move to the electrode. The power conversion efficiency of this process is defined as the ratio of the power given to the external circuit and the solar power entered into the solar cell. Conventional inorganic solar cells show their limitations in terms of high production cost and material supply and demand, so the development of technologies that can improve processing convenience and lower production costs of solar cells has been progressed. As a result, low-cost, abundant organic materials Organic solar cell technology has attracted attention as a new alternative.

또한, 유기 태양 전지의 효율을 향상시키기 위해서 광활성층 및 버퍼층 등의 유기층에 다양한 재료의 적용이 이루어지고 있으며, 특히, 효율 향상 및 대면적화 등을 실현하기 위해 광활성층에 포함되는 전자공여체 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In addition, in order to improve the efficiency of the organic solar cell, various materials are applied to the organic layer such as the photoactive layer and the buffer layer. Research is actively underway.

최근 비플러렌(non-fullerene)계 화합물을 전자수용체 재료로 사용한 유기 태양 전지의 예가 많이 발표되고 있다. 또한, 이를 적용한 유기 태양 전지의 광전변환효율(PCE)은 15%이상 달성된다 보고하고 있다. 그러나, 비플러렌계 화합물은 현재 특정 중합체와의 조합에서만 좋은 효율을 보이고 있으므로, 비플러렌계 화합물과 좋은 효율을 나타낼 수 있는 신규한 중합체에 대한 연구는 여전히 필요하다.Recently, many examples of organic solar cells using non-fullerene-based compounds as electron acceptor materials have been published. In addition, it is reported that the photoelectric conversion efficiency (PCE) of the organic solar cell to which this is applied is achieved more than 15%. However, since   non-fullerene-based compounds   show good efficiency only in combination with specific polymers, research on novel polymers capable of exhibiting good efficiencies with non-fullerene-based compounds is still needed.

이와 같은 배경하, 유기 태양 전지의 광전변환효율 뿐만아니라 상용화 수준을 높이기 위한 보다 효과적인 소재인 유기 반도체 화합물 및 이를 양산공정 및 대량생산에 적합할 수 있도록 하는 간단한 제조공정 및 친환경 공정에 적합한 소재에 대한 연구가 필요하다.Against this background, there is a research on organic semiconductor compounds, which are more effective materials to increase the level of commercialization as well as photoelectric conversion efficiency of organic solar cells, and materials suitable for simple manufacturing processes and eco-friendly processes that make them suitable for mass production and mass production. Research is needed.

KR 10-1763954 B1KR 10-1763954 B1

본 발명은 향상된 전하이동도를 갖는 신규한 공중합체 및 이를 포함하는 유기 전자 소자용 재료로서의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a novel copolymer having improved charge mobility and use as a material for an organic electronic device comprising the same.

상세하게, 본 발명은 반복되는 각 단위구조의 전자친화도 차이로 인해 동일분자 내에서 쌍극자 모멘트가 강하게 형성되어 전하이동도가 매우 높은 신규한 공중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.In detail, an object of the present invention is to provide a novel copolymer having a very high charge mobility due to a strong dipole moment formed in the same molecule due to a difference in the electron affinity of each repeated unit structure.

상세하게, 본 발명은 플러렌계 화합물은 물론 비플러렌계 화합물과 같은 전자수용체와 조합되어도 우수한 광전변환효율을 구현할 수 있는 신규한 공중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Specifically, an object of the present invention is to provide a novel copolymer capable of implementing excellent photoelectric conversion efficiency even when combined with an electron acceptor such as a fullerene-based compound as well as a non-fullerene-based compound.

상세하게, 본 발명은 대면적 인쇄공정에 적합한 소재로서, 양산공정 및 대량생산에 적합하고 친환경 공정에 적용가능한 신규한 공중합체, 이를 포함하는 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.In detail, the present invention is a material suitable for a large-area printing process, a novel copolymer suitable for mass production and mass production and applicable to an eco-friendly process, a composition for forming an organic layer of an organic electronic device including the same, and an organic electronic device including the same It aims to provide a device.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 하기 화학식1로 표시되는 단위구조를 포함하는 공중합체가 제공된다.In order to achieve the above object, in the present invention, there is provided a copolymer including a unit structure represented by the following formula (1).

[화학식1][Formula 1]

Figure 112020103819851-pat00001
Figure 112020103819851-pat00001

[상기 화학식1에서,[In Formula 1,

A는 C3-C50헤테로아릴렌이고;A is C 3 -C 50 heteroarylene;

B는 C3-C50헤테로아릴렌을 포함하는 방향족 축합고리이고;B is a condensed aromatic ring including C 3 -C 50 heteroarylene;

Z1은 -O- 또는 -S-이고;Z 1 is -O- or -S-;

R1은 수소, C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;R 1 is hydrogen, C 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;

R2는 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬, C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;R 2 is halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;

a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되, a+b≥1을 만족하고;a and b are each independently an integer of 0 or 1, but satisfy a+b≥1;

c는 0 내지 3에서 선택되는 정수이고;c is an integer selected from 0 to 3;

상기 A의 헤테로아릴렌 및 상기 B의 방향족 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 A의 헤테로아릴렌 및 상기 B의 방향족 축합고리는 N, O 및 S에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 고리형성 원자로서 포함한다.]The heteroarylene of A and the condensed aromatic ring of B are each independently halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy, C 1 -C 30 alkoxycar Bornyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 -C 30 heteroaryl and may be further substituted with one or more substituents selected from combinations thereof, wherein the heteroarylene of A and the condensed aromatic ring of B are N, O and At least one heteroatom selected from S is included as a ring-forming atom.]

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1의 상기 R2는 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시 등이고, 상기 c는 0또는 1의 정수인 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, R 2 of Formula 1 is fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy, etc. , where c may be an integer of 0 or 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1의 상기 b가 0의 정수인 경우, 상기 a는 1의 정수이고, 상기 A는 티오페닐렌을 포함하는 헤테로아릴렌인 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, when b in Formula 1 is an integer of 0, a is an integer of 1, and A may be heteroarylene including thiophenylene.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1의 상기 b가 1의 정수인 경우, 상기 a는 0의 정수이고, 상기 B는 티오페닐렌을 포함하는 축합고리인 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, when b in Formula 1 is an integer of 1, a is an integer of 0, and B may be a condensed ring including thiophenylene.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는, 하기 화학식1-1 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 포함하는 것일 수 있다.The copolymer according to an embodiment of the present invention may include a unit structure represented by Chemical Formulas 1-1 and 2 below.

[화학식1-1][Formula 1-1]

Figure 112020103819851-pat00002
Figure 112020103819851-pat00002

[화학식2][Formula 2]

Figure 112020103819851-pat00003
Figure 112020103819851-pat00003

[상기 화학식1-1 및 화학식2에서,[In Formula 1-1 and Formula 2,

R1은 수소 또는 C1-C30알킬이고;R 1 is hydrogen or C 1 -C 30 alkyl;

R2는 수소, 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;R 2 is hydrogen, fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;

R3 및 R4는 서로 독립적으로 C1-C30알킬, C6-C30아릴 또는 C3-C30헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C1-C30알킬 및 C1-C30알콕시에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고;R 3 and R 4 are each independently C 1 -C 30 alkyl, C 6 -C 30 aryl or C 3 -C 30 heteroaryl, wherein the aryl or heteroaryl is independently of each other fluorine, C 1 -C 30 alkyl and may be further substituted with one or more substituents selected from C 1 -C 30 alkoxy;

R11 및 R12는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C30알킬이고;R 11 and R 12 are each independently hydrogen or C 1 -C 30 alkyl;

Het1 내지 Het3은 서로 독립적으로 C3-C30헤테로아릴렌 또는 C3-C30헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리이고, 상기 Het1 및 Het2의 헤테로아릴렌 또는 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 Het2와 Het3은 서로 상이하고;Het 1 to Het 3 are each independently a condensed ring including C 3 -C 30 heteroarylene or C 3 -C 30 heteroarylene, and Het 1 and Het 2 containing heteroarylene or heteroarylene Condensed rings are independently of each other halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy, C 1 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 It may be further substituted with one or more substituents selected from -C 30 heteroaryl and combinations thereof, wherein Het 2 and Het 3 are different from each other;

a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되, a+b=1이고;a and b are each independently an integer of 0 or 1, wherein a+b=1;

m 및 n은 몰분율로 0<m<1, 0<n<1을 만족하는 실수이고, m+n=1이다.]m and n are real numbers satisfying 0<m<1 and 0<n<1 as mole fractions, and m+n=1.]

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1-1 및 화학식2의 상기 Het1 내지 Het3은 서로 독립적으로 퓨릴렌, 피롤릴렌, 피롤로닐렌, 티오페닐렌, 이미다졸릴렌, 피라졸릴렌, 티아졸릴렌, 티아디아졸릴렌, 이소티아졸릴렌, 이속사졸릴렌, 옥사졸릴렌, 옥사디아졸릴렌, 트리아진일렌, 테트라진일렌, 트리아졸릴렌, 테트라졸릴렌, 퓨라잔일렌, 피리딜렌, 피라진일렌, 피리미딘일렌, 피리다진일렌 및 이들의 조합 등에서 선택되는 헤테로아릴렌이거나, 상기 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리이고, 상기 Het1 및 Het2의 헤테로아릴렌 또는 축합고리는 서로 독립적으로 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C5-C30알킬, C5-C30알콕시, C5-C30알콕시카르보닐, C6-C12아릴, C3-C12헤테로아릴 및 이들 조합 등에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있는 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, Het 1 to Het 3 of Formulas 1-1 and 2 are each independently furylene, pyrrolylene, pyrrolonylene, thiophenylene, imidazolylene , pyrazolylene, thiazolylene, thiadiazolylene, isothiazolylene, isoxazolylene, oxazolylene, oxadiazolylene, triazinylene, tetrazinylene, triazolylene, tetrazolylene, pura It is a heteroarylene selected from xylene, pyridylene, pyrazinylene, pyrimidinylene, pyridazinylene, and combinations thereof, or a condensed ring including the heteroarylene, and Het 1 and Het 2 Heteroarylene or Condensed rings are independently from each other fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 5 -C 30 alkyl, C 5 -C 30 alkoxy, C 5 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 12 aryl, It may be one that may be further substituted with one or more substituents selected from C 3 -C 12 heteroaryl and combinations thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1-1 및 화학식2의 상기 Het1 및 Het2는 서로 독립적으로 하기 구조1에서 선택되고, 상기 화학식2의 상기 Het3은 하기 구조2에서 선택되는 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, Het 1 and Het 2 of Formulas 1-1 and 2 are independently selected from the following Structure 1, and Het 3 of Formula 2 is the following Structure 2 may be selected from

[구조1][Structure 1]

Figure 112020103819851-pat00004
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Figure 112020103819851-pat00005
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[구조2][Structure 2]

Figure 112020103819851-pat00006
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Figure 112020103819851-pat00007
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Figure 112020103819851-pat00008
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Figure 112020103819851-pat00010
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Figure 112020103819851-pat00011
Figure 112020103819851-pat00011

[상기 구조1 및 구조2에서,[In Structure 1 and Structure 2,

p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이고;p and q are independently of each other an integer of 0 or 1;

R은 수소 또는 C5-C30알킬이고;R is hydrogen or C 5 -C 30 alkyl;

R'는 수소, C5-C30알킬, C5-C30알콕시 또는 C5-C30알콕시카르보닐이고;R′ is hydrogen, C 5 -C 30 alkyl, C 5 -C 30 alkoxy or C 5 -C 30 alkoxycarbonyl;

R"는 C5-C30알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C5-C30알킬 및 C5-C30알콕시에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고;R″ is C 5 -C 30 alkyl, C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl, wherein the aryl or heteroaryl is independently of each other fluorine, C 5 -C 30 alkyl and C 5 -C 30 alkoxy may be further substituted with one or more substituents selected from;

X1 및 X2는 서로 독립적으로 수소, 불소 또는 C1-C4알콕시카르보닐이다.]X 1 and X 2 are each independently hydrogen, fluorine or C 1 -C 4 alkoxycarbonyl.]

또한, 본 발명에서는 상술된 본 발명의 공중합체를 포함하는 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물이 제공된다.In addition, the present invention provides a composition for forming an organic layer of an organic electronic device comprising the above-described copolymer of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물은 비플러렌계 화합물 및 용매를 더 포함할 수 있다.The composition for forming an organic layer of an organic electronic device according to an embodiment of the present invention may further include a non-fullerene-based compound and a solvent.

또한, 본 발명에서는 상술된 본 발명의 공중합체를 포함하는 유기 전자 소자가 제공된다.In addition, the present invention provides an organic electronic device comprising the above-described copolymer of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전자 소자는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 본 발명의 공중합체 및 조성물은 비플러렌계 화합물을 포함하는 것일 수 있다.The organic electronic device according to an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode, and an organic layer disposed between the anode and the cathode. there is.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전자 소자에 있어서, 상기 공중합체는 전자공여체로 사용되는 것일 수 있다.In the organic electronic device according to an embodiment of the present invention, the copolymer may be used as an electron donor.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전자 소자에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 발광소자, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 감광체 드럼 및 유기 메모리소자 등에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the organic electronic device according to an embodiment of the present invention, the organic electronic device may be selected from an organic light emitting device, an organic solar cell, an organic transistor, an organic photosensitive drum, and an organic memory device, but is not limited thereto.

본 발명의 공중합체는 고체상에서 파이-파이 쌓임(pi-pi stacking)을 향상시키고 반복되는 각 단위구조의 전자친화도 차이로 인하여 동일분자 내에서 쌍극자 모멘트가 형성되어, 전하 이동도를 극적으로 향상시킬 수 있다. 이에, 이를 전자공여체로 채용한 유기 전자 소자는 높은 광전변환효율을 구현할 수 있고, 높은 광전변환효율을 안정적으로 유지할 수 있다.The copolymer of the present invention improves pi-pi stacking in the solid phase, and a dipole moment is formed in the same molecule due to the difference in electron affinity of each repeated unit structure, thereby dramatically improving charge mobility can do it Accordingly, an organic electronic device employing it as an electron donor can realize high photoelectric conversion efficiency and stably maintain high photoelectric conversion efficiency.

본 발명의 공중합체는 하나이상의 트리플루오로메틸기가 도입된 페닐렌을 포함하는 단위구조를 보유함으로 용해도 및 열안정성등의 특성이 향상하는 특징을 보여준다. 특히, 비플러렌계 화합물과 같은 전자수용체와 조합되어 우수한 광전변환효율을 구현함과 동시에 친환경 공정에 적합한 비할로겐 용매를 사용한 대량 생산공정이 가능한 장점이 있어 상업적으로도 유리하다.The copolymer of the present invention exhibits improved properties such as solubility and thermal stability by having a unit structure including phenylene having one or more trifluoromethyl groups introduced thereinto. In particular, it is commercially advantageous because it is combined with an electron acceptor such as a non-fullerene-based compound to realize excellent photoelectric conversion efficiency and at the same time enable a mass production process using a non-halogen solvent suitable for an eco-friendly process.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 신규한 공중합체 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.Hereinafter, the novel copolymer according to the present invention and an organic electronic device including the same will be described in more detail through Examples. However, the following examples are only a reference for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한, 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서의 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is for the purpose of effectively describing particular embodiments only, and is not intended to limit the present invention.

본 명세서에 기재된 용어 “알킬”, “알콕시” 및 그외 “알킬”부분을 포함하는 치환기는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.As used herein, the terms “alkyl”, “alkoxy” and other substituents containing an “alkyl” moiety include both straight-chain and comminuted forms.

또한 본 명세서에 기재된 용어 “아릴”은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 고리로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 구체적으로는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일환 또는 다환 고리계를 포함할 수 있으며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다.In addition, the term "aryl" as used herein is an organic radical derived from an aromatic ring by removal of one hydrogen, suitably a monocyclic ring containing 4 to 7, specifically 5 or 6 ring atoms in each ring. Alternatively, it may include a polycyclic ring system, and includes a form in which a plurality of aryls are connected by a single bond.

또한 본 명세서에 기재된 용어 “헤테로아릴”은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 고리로부터 유도된 유기 라디칼로, B, N, O, S, Se, -P(=O)-, -C(=O)-, Si 및 P 등으로부터 선택된 하나 이상을 고리형성 원자로 포함한다. 또한, 상술된 헤테로원자를 포함하는 3 내지 9개의 고리형성 원자를 포함하는 단일환 또는 다환 고리계를 포함할 수 있으며, 다수개의 헤테로아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다.In addition, the term “heteroaryl” described herein is an organic radical derived from an aromatic ring by removal of one hydrogen, B, N, O, S, Se, -P(=O)-, -C(=O) -, contains at least one selected from Si and P, etc. as a ring-forming atom. In addition, it may include a monocyclic or polycyclic ring system including 3 to 9 ring-forming atoms including the aforementioned heteroatoms, and includes a form in which a plurality of heteroaryls are connected by a single bond.

또한 본 명세서에 기재된 용어 “융합”및 “축합”은 동일하게 해석될 수 있다.Also, the terms “fusion” and “condensation” described herein may be interpreted the same.

또한 본 명세서에 기재된 용어 “축합고리"는 2개이상의 방향족 고리가 서로 접합 또는 연결되어 다환 고리계를 형성한 것을 의미한다. 구체적으로, 본 명세서에 기재된 축합고리는 ⅰ)2개이상의 헤테로아릴렌이 서로 접합되어 축합고리를 형성한 것, ⅱ) 1개이상의 헤테로아릴렌과 1개이상의 페닐렌이 서로 접합되어 벤조 축합고리를 형성한 것, ⅲ)2개이상의 헤테로아릴렌이 -C(=O)- 등에 의해 연결되어 축합고리를 형성한 것 등의 형태를 모두 포함하는 것일 수 있다. 또한, 구체적으로 본 명세서에 기재된 방향족 축합고리는 상기 ⅰ) 및 ⅱ)의 형태를 갖는 축합고리일 수 있다.In addition, the term “condensed ring” as used herein means that two or more aromatic rings are fused or connected to each other to form a polycyclic ring system. Specifically, the condensed ring described herein is i) two or more heteroarylene These are bonded to each other to form a condensed ring, ii) at least one heteroarylene and at least one phenylene are bonded to each other to form a condensed benzo ring, iii) At least two heteroarylenes are -C(= O)- may be connected to form a condensed ring, etc. In addition, specifically, the aromatic condensed ring described in the present specification may be a condensed ring having the forms of i) and ii) above. there is.

또한 본 명세서에 기재된 용어 “치환”은 반복되는 단위구조에서, 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합 등에서 선택되는 하나 또는 둘이상의 치환기로 대체된 것을 의미한다.In addition, the term “substitution” as used herein means that, in a repeating unit structure, a hydrogen atom bonded to a carbon atom is independently halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy , C 1 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 -C 30 heteroaryl, and combinations thereof, and the like, it means to be replaced with one or more substituents selected.

또한 본 명세서에 기재된 용어 "포함한다"는 표현은 "구비한다", "함유한다", "가진다" 또는 "특징으로 한다" 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.In addition, the expression "comprising" as used herein is an open-ended description having an equivalent meaning to expressions such as "comprises", "contains", "has" or "characterized by", and is not listed further It does not exclude elements, materials or processes that are not

또한 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular form used herein may be intended to include the plural form as well, unless the context specifically dictates otherwise.

또한 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량(g)을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.In addition, in the present specification, the unit used without special mention is based on the weight (g), for example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio.

상기 배경기술에서 살핀 바와 같이, 본 발명자들은 유기 태양 전지 등으로 대표될 수 있는 유기 전자 소자의 광전변환효율 및 상용화 수준을 높이기 위한 보다 효과적인 소재에 대한 연구를 심화하였다. 그 결과, 하나이상의 트리플루오로메틸기가 도입된 페닐렌을 포함하는 단위구조를 갖는 공중합체의 경우, 높은 전하 이동도의 구현은 물론 소수성 및 우수한 열안정성을 나타냄을 확인하였다. 또한, 이와 같은 구조적 특징을 만족하는 공중합체는 유기 전자 소자에서 사용되는 통상의 유기용매에 대한 높은 용해도를 만족하여, 대면적 인쇄공정에 적합한 소재임을 확인하였다. 이에, 본 발명자들은 이와 같은 구조적 특징을 갖는 공중합체 및 이의 용도를 제공하고자 본 발명을 제안한다.As seen in the background art, the present inventors have intensified research on more effective materials for increasing the photoelectric conversion efficiency and commercialization level of organic electronic devices, which can be represented by organic solar cells and the like. As a result, it was confirmed that, in the case of a copolymer having a unit structure including phenylene introduced with one or more trifluoromethyl groups, high charge mobility was realized as well as hydrophobicity and excellent thermal stability. In addition, the copolymer satisfying these structural characteristics satisfies high solubility in common organic solvents used in organic electronic devices, confirming that it is a suitable material for a large-area printing process. Accordingly, the present inventors propose the present invention to provide a copolymer having such structural characteristics and uses thereof.

이하, 본 발명에 따른 공중합체에 대하여 설명한다.Hereinafter, the copolymer according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 공중합체는 하기 화학식1로 표시되는 단위구조를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구조적 특징으로, 본 발명의 공중합체는 향상된 전하 이동도를 구현하며, 많은 양의 광자를 흡수할 수 있다.The copolymer according to the present invention is characterized in that it includes a unit structure represented by the following formula (1). With such structural features, the copolymer of the present invention can realize improved charge mobility and absorb a large amount of photons.

[화학식1][Formula 1]

Figure 112020103819851-pat00012
Figure 112020103819851-pat00012

[상기 화학식1에서,[In Formula 1,

A는 C3-C50헤테로아릴렌이고;A is C 3 -C 50 heteroarylene;

B는 C3-C50헤테로아릴렌을 포함하는 방향족 축합고리이고;B is a condensed aromatic ring including C 3 -C 50 heteroarylene;

Z1은 -O- 또는 -S-이고;Z 1 is -O- or -S-;

R1은 수소, C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;R 1 is hydrogen, C 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;

R2는 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬, C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;R 2 is halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;

a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되, a+b≥1을 만족하고;a and b are each independently an integer of 0 or 1, but satisfy a+b≥1;

c는 0 내지 3에서 선택되는 정수이고;c is an integer selected from 0 to 3;

상기 A의 헤테로아릴렌 및 상기 B의 방향족 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 A의 헤테로아릴렌 및 상기 B의 방향족 축합고리는 N, O 및 S에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 고리형성 원자로서 포함한다.]The heteroarylene of A and the condensed aromatic ring of B are each independently halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy, C 1 -C 30 alkoxycar Bornyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 -C 30 heteroaryl and may be further substituted with one or more substituents selected from combinations thereof, wherein the heteroarylene of A and the condensed aromatic ring of B are N, O and At least one heteroatom selected from S is included as a ring-forming atom.]

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1의 상기 R2는 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시 등이고, 상기 c는 0또는 1의 정수인 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, R 2 of Formula 1 is fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy, etc. , where c may be an integer of 0 or 1.

일 예로, 상기 R2가 할로C1-C30알킬인 경우, 상기 할로는 불소 및 염소 등에서 선택되는 하나이상을 포함하는 C1-C30알킬인 것일 수 있다.For example, when R 2 is haloC 1 -C 30 alkyl, halo may be C 1 -C 30 alkyl including at least one selected from fluorine and chlorine.

상기에서도 언급한 바와 같이, 상기 화학식1로 표시되는 단위구조를 포함하는 공중합체는 고체상에서 파이-파이 쌓임(pi-pi stacking)을 향상시켜 높은 전하 이동도를 구현할 수 있다. 따라서, 유기 전자 소자에 적용시 우수한 광전변환효율을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 공중합체는 HOMO 에너지 준위가 낮아 이를 유기 전자 소자의 유기층의 전자공여체로 적용시 향상된 광전 파라미터를 만족시킬 수 있다.As mentioned above, the copolymer including the unit structure represented by Chemical Formula 1 may implement high charge mobility by improving pi-pi stacking in the solid phase. Therefore, it is possible to exhibit excellent photoelectric conversion efficiency when applied to an organic electronic device. Specifically, the copolymer according to the present invention has a low HOMO energy level and can satisfy improved photoelectric parameters when applied as an electron donor of an organic layer of an organic electronic device.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1의 상기 b가 0의 정수인 경우, 상기 a는 1의 정수이고, 상기 A는 티오페닐렌을 포함하는 헤테로아릴렌인 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, when b in Formula 1 is an integer of 0, a is an integer of 1, and A may be heteroarylene including thiophenylene.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1의 상기 b가 1의 정수인 경우, 상기 a는 0의 정수이고, 상기 B는 티오페닐렌을 포함하는 축합고리인 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, when b in Formula 1 is an integer of 1, a is an integer of 0, and B may be a condensed ring including thiophenylene.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 하기 화학식1-1 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 포함하는 것일 수 있다.Specifically, the copolymer according to an embodiment of the present invention may include a unit structure represented by Chemical Formulas 1-1 and 2 below.

[화학식1-1][Formula 1-1]

Figure 112020103819851-pat00013
Figure 112020103819851-pat00013

[화학식2][Formula 2]

Figure 112020103819851-pat00014
Figure 112020103819851-pat00014

[상기 화학식1-1 및 화학식2에서,[In Formula 1-1 and Formula 2,

R1은 수소 또는 C1-C30알킬이고;R 1 is hydrogen or C 1 -C 30 alkyl;

R2는 수소, 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;R 2 is hydrogen, fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;

R3 및 R4는 서로 독립적으로 C1-C30알킬, C6-C30아릴 또는 C3-C30헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C1-C30알킬 및 C1-C30알콕시에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고;R 3 and R 4 are each independently C 1 -C 30 alkyl, C 6 -C 30 aryl or C 3 -C 30 heteroaryl, wherein the aryl or heteroaryl is independently of each other fluorine, C 1 -C 30 alkyl and may be further substituted with one or more substituents selected from C 1 -C 30 alkoxy;

R11 및 R12는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C30알킬이고;R 11 and R 12 are each independently hydrogen or C 1 -C 30 alkyl;

Het1 내지 Het3은 서로 독립적으로 C3-C30헤테로아릴렌 또는 C3-C30헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리이고, 상기 Het1 및 Het2의 헤테로아릴렌 또는 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 Het2와 Het3은 서로 상이하고;Het 1 to Het 3 are each independently a condensed ring including C 3 -C 30 heteroarylene or C 3 -C 30 heteroarylene, and Het 1 and Het 2 containing heteroarylene or heteroarylene Condensed rings are independently of each other halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy, C 1 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 It may be further substituted with one or more substituents selected from -C 30 heteroaryl and combinations thereof, wherein Het 2 and Het 3 are different from each other;

a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되, a+b=1이고;a and b are each independently an integer of 0 or 1, wherein a+b=1;

m 및 n은 몰분율로 0<m<1, 0<n<1을 만족하는 실수이고, m+n=1이다.]m and n are real numbers satisfying 0<m<1 and 0<n<1 as mole fractions, and m+n=1.]

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1-1로 표시되는 구조단위는 구체적으로 하기 화학식1-2 및 화학식1-3으로 표시되는 구조단위일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, the structural unit represented by Formula 1-1 may be specifically a structural unit represented by Formula 1-2 and Formula 1-3 below.

[화학식1-2][Formula 1-2]

Figure 112020103819851-pat00015
Figure 112020103819851-pat00015

[화학식1-3][Formula 1-3]

Figure 112020103819851-pat00016
Figure 112020103819851-pat00016

[상기 화학식1-2 및 화학식1-3에서,[In Formula 1-2 and Formula 1-3,

R1 내지 R4, R11 내지 R12 및 Het1은 화학식1-1의 정의와 같다.]R 1 to R 4 , R 11 to R 12 and Het 1 are the same as defined in Formula 1-1.]

일 예로, 상기 화학식1-1 내지 화학식1-3에 있어서, 상기 R1은 수소 또는 C5-C30알킬이고; 상기 R2는 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C4알킬 또는 C5-C30알콕시이고; 상기 R3 및 R4는 서로 독립적으로 C5-C30알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C5-C30알킬 및 C5-C30알콕시 등에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고; 상기 R11 및 R12는 서로 독립적으로 수소 또는 C5-C30알킬인 것일 수 있다.For example, in Formulas 1-1 to 1-3, R 1 is hydrogen or C 5 -C 30 alkyl; wherein R 2 is fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 4 alkyl or C 5 -C 30 alkoxy; R 3 and R 4 are each independently C 5 -C 30 alkyl, C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl, and the aryl or heteroaryl are each independently fluorine, C 5 -C 30 alkyl and C 5 -C 30 alkoxy and the like may be further substituted with one or more substituents; The R 11 and R 12 may be each independently hydrogen or C 5 -C 30 alkyl.

일 예로, 상기 화학식1-1 내지 화학식1-3에 있어서, 상기 R2는 수소, 할로C1-C4알킬 또는 C5-C30알콕시인 것일 수 있다.For example, in Formulas 1-1 to 1-3, R 2 may be hydrogen, haloC 1 -C 4 alkyl, or C 5 -C 30 alkoxy.

일 예로, 상기 화학식1-1 내지 화학식1-3에 있어서, 상기 R2는 수소 또는 트리플루오로메틸(*-CF3)인 것일 수 있다.For example, in Formulas 1-1 to 1-3, R 2 may be hydrogen or trifluoromethyl (*-CF 3 ).

일 예로, 상기 화학식1-1 내지 화학식1-3에 있어서, 상기 R2는 C7-C20알콕시인 것일 수 있고, 또는 C7-C15알콕시인 것일 수 있다.For example, in Formulas 1-1 to 1-3, R 2 may be C 7 -C 20 alkoxy, or C 7 -C 15 alkoxy.

일 예로, 상기 화학식1-1, 화학식1-2 및 화학식2에서, 상기 Het1 내지 Het3은 서로 독립적으로 C3-C30헤테로아릴렌 또는 C3-C30헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리이고, 상기 Het1 및 Het2의 헤테로아릴렌 또는 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C5-C30알킬, C5-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C12아릴, C3-C12헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 Het2와 Het3은 서로 상이한 것일 수 있다.For example, in Formula 1-1, Formula 1-2, and Formula 2, Het 1 to Het 3 are each independently a C 3 -C 30 heteroarylene or a condensed ring including a C 3 -C 30 heteroarylene. And, the condensed rings including heteroarylene or heteroarylene of Het 1 and Het 2 are each independently halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 5 -C 30 alkyl, C 5 -C 30 alkoxy , C 1 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 12 aryl, C 3 -C 12 heteroaryl and may be further substituted with one or more substituents selected from combinations thereof, wherein Het 2 and Het 3 are different from each other. can

일 예로, 상기 화학식1-1, 화학식1-2 및 화학식2에서, 상기 Het1 내지 Het3에서 선택되는 적어도 하나가 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리인 경우, 상기 축합고리는 1)상술된 헤테로아릴렌에서 선택되는 2개이상의 헤테로아릴렌이 서로 접합되어 축합고리를 형성한 것이거나, 2)상술된 헤테로아릴렌에서 선택되는 1개이상의 헤테로아릴렌과 1개이상의 페닐렌이 서로 접합되어 벤조 축합고리를 형성한 것이거나, 3)2개이상의 헤테로아릴렌이 -C(=O)-에 의해 연결되어 축합고리를 형성한 것일 수 있으며, 이의 비한정적인 일예의 축합고리는 아래와 같이 도시할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, in Formula 1-1, Formula 1-2, and Formula 2, when at least one selected from Het 1 to Het 3 is a condensed ring containing heteroarylene, the condensed ring is 1) the above-described hetero Two or more heteroarylenes selected from arylene are bonded to each other to form a condensed ring, or 2) one or more heteroarylenes selected from the above-mentioned heteroarylenes and one or more phenylenes are bonded to each other to form a benzo A condensed ring may be formed, or 3) two or more heteroarylenes may be connected by -C(=O)- to form a condensed ring, and a non-limiting example of a condensed ring thereof may be illustrated as follows. may, but is not limited thereto.

Figure 112020103819851-pat00017
Figure 112020103819851-pat00017

Figure 112020103819851-pat00018
Figure 112020103819851-pat00018

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 화학식1-1 및 화학식1-2의 상기 Het1과 상기 화학식2의 상기 Het2는 서로 독립적으로 하기 구조1에서 선택되고, 상기 화학식2의 상기 Het3은 하기 구조2에서 선택되는 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, Het 1 of Formulas 1-1 and 1-2 and Het 2 of Formula 2 are each independently selected from the following structure 1, The Het 3 may be selected from the following structure 2.

[구조1][Structure 1]

Figure 112020103819851-pat00019
Figure 112020103819851-pat00019

Figure 112020103819851-pat00020
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[구조2][Structure 2]

Figure 112020103819851-pat00021
Figure 112020103819851-pat00021

Figure 112020103819851-pat00022
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Figure 112020103819851-pat00023
Figure 112020103819851-pat00023

Figure 112020103819851-pat00024
Figure 112020103819851-pat00024

Figure 112020103819851-pat00025
Figure 112020103819851-pat00025

Figure 112020103819851-pat00026
Figure 112020103819851-pat00026

[상기 구조1 및 구조2에서,[In Structure 1 and Structure 2,

p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이고;p and q are independently of each other an integer of 0 or 1;

R은 수소 또는 C5-C30알킬이고;R is hydrogen or C 5 -C 30 alkyl;

R'는 수소, C5-C30알킬, C5-C30알콕시 또는 C5-C30알콕시카르보닐이고;R′ is hydrogen, C 5 -C 30 alkyl, C 5 -C 30 alkoxy or C 5 -C 30 alkoxycarbonyl;

R"는 C5-C30알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C5-C30알킬 및 C5-C30알콕시에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고;R″ is C 5 -C 30 alkyl, C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl, wherein the aryl or heteroaryl is independently of each other fluorine, C 5 -C 30 alkyl and C 5 -C 30 alkoxy may be further substituted with one or more substituents selected from;

X1 및 X2는 서로 독립적으로 수소, 불소 또는 C1-C4알콕시카르보닐이다.]X 1 and X 2 are each independently hydrogen, fluorine or C 1 -C 4 alkoxycarbonyl.]

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 상기 화학식1 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 동시에 포함하는 경우, 고체상에서 파이-파이 쌓임(pi-pi stacking)을 향상시켜 높은 전하 이동도를 구현할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 공중합체는 상기 화학식1-1 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 동시에 포함하는 것일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 화학식1-2 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 동시에 포함하는 것이거나 상기 화학식1-3 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 동시에 포함하는 것일 수 있다.When the copolymer according to an embodiment of the present invention includes the unit structures represented by Chemical Formulas 1 and 2 at the same time, high charge mobility can be realized by improving pi-pi stacking in the solid phase. there is. Specifically, the copolymer of the present invention may include the unit structures represented by Chemical Formulas 1-1 and 2 at the same time, and more specifically, include the unit structures represented by Chemical Formulas 1-2 and 2 at the same time. Or it may include a unit structure represented by Chemical Formulas 1-3 and 2 at the same time.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 단위구조 내 하나이상의 트리플루오로메틸기가 도입된 페닐렌을 포함함에 따라 많은 양의 광자를 흡수할 수 있고, 흡수되어 여기된 여기자가 분자 내 향상된 전하 분리도를 나타내어 결과적으로 전하 이동도를 현저하게 높인다. 특히, 본 발명의 공중합체는 반복되는 각 단위구조의 전자친화도 차이로 인하여 동일분자 내에서 쌍극자 모멘트를 형성함에 따라 상술된 효과에 시너지를 부여할 수 있다.The copolymer according to an embodiment of the present invention can absorb a large amount of photons as it contains phenylene into which one or more trifluoromethyl groups are introduced in the unit structure, and the absorbed and excited excitons improve charge separation in the molecule As a result, the charge mobility is significantly increased. In particular, the copolymer of the present invention can impart synergy to the above-described effects by forming a dipole moment in the same molecule due to the difference in electron affinity of each repeated unit structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 적어도 하나이상의 장쇄의 알킬을 포함하는 치환기를 갖는 것일 수 있다. 이때, 장쇄의 알킬은 탄소수 6이상의 알킬일 수 있다.The copolymer according to an embodiment of the present invention may have a substituent including at least one long-chain alkyl. In this case, the long-chain alkyl may be an alkyl having 6 or more carbon atoms.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 도너 작용기(예컨대, Het1 내지 Het3)를 반복되는 각 단위구조에 불규칙하게 배열되도록 하여, 동일분자 내에서의 비대칭성을 높일 수 있다. 이에, 보다 향상된 전하 이동도를 구현할 수 있고, 통상적인 유기용매에 대한 향상된 용해도를 가져 용액공정으로도 유리하게 적용할 수 있다.The copolymer according to an embodiment of the present invention may increase asymmetry within the same molecule by irregularly arranging donor functional groups (eg, Het 1 to Het 3 ) in each repeating unit structure. Accordingly, it is possible to implement more improved charge mobility, and has improved solubility in conventional organic solvents, so that it can be advantageously applied to a solution process.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체를 채용한 유기 전자 소자는 모듈 제조시, 매우 높은 광전변환효율을 구현하며 전자수용체와의 혼합비율이 달라져도 광전변환효율이 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 본 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체를 채용한 유기 전자 소자는 공정상 모듈의 위치 및 두께를 다양하게 변화시키는 경우더라도 광전변환효율의 변화가 크지 않아 바람직하다.In addition, the organic electronic device employing the copolymer according to an embodiment of the present invention realizes very high photoelectric conversion efficiency when manufacturing a module, and the photoelectric conversion efficiency can be stably maintained even if the mixing ratio with the electron acceptor is changed. In addition, the organic electronic device employing the copolymer according to an embodiment of the present invention is preferable because the photoelectric conversion efficiency does not change significantly even when the position and thickness of the module are variously changed during the process.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 유기용매에 대한 용해도가 우수하고, 자일렌, 트리메틸벤젠, 톨루엔 등 비할로겐 용매를 사용함에도 높은 광전변환효율을 구현할 수 있어, 보다 친환경적인 공정을 제공할 수 있다. 또한, R2R(롤투롤)공정 등과 같은 다양한 공정에 용이하게 적용가능하여 상용화 수준을 높인다.In addition, the copolymer according to an embodiment of the present invention has excellent solubility in organic solvents, and can realize high photoelectric conversion efficiency even when non-halogen solvents such as xylene, trimethylbenzene, and toluene are used. can provide In addition, it can be easily applied to various processes such as R 2 R (roll-to-roll) process, thereby increasing the level of commercialization.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 전하 이동도를 높여 이를 채용한 유기층, 예컨대 광활성층의 안정성을 높일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, it is possible to increase the charge mobility to increase the stability of the organic layer employing the same, for example, the photoactive layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 하기 구조3에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The copolymer according to an embodiment of the present invention may be one selected from the following structure 3, but is not limited thereto.

[구조3][Structure 3]

화합물1

Figure 112020103819851-pat00027
compound 1
Figure 112020103819851-pat00027

화합물2

Figure 112020103819851-pat00028
compound 2
Figure 112020103819851-pat00028

화합물3

Figure 112020103819851-pat00029
compound 3
Figure 112020103819851-pat00029

화합물4

Figure 112020103819851-pat00030
compound 4
Figure 112020103819851-pat00030

화합물5

Figure 112020103819851-pat00031
compound 5
Figure 112020103819851-pat00031

화합물6

Figure 112020103819851-pat00032
compound 6
Figure 112020103819851-pat00032

화합물7

Figure 112020103819851-pat00033
compound 7
Figure 112020103819851-pat00033

화합물8

Figure 112020103819851-pat00034
compound 8
Figure 112020103819851-pat00034

화합물9

Figure 112020103819851-pat00035
compound 9
Figure 112020103819851-pat00035

화합물10

Figure 112020103819851-pat00036
compound 10
Figure 112020103819851-pat00036

화합물11

Figure 112020103819851-pat00037
compound 11
Figure 112020103819851-pat00037

화합물12

Figure 112020103819851-pat00038
compound 12
Figure 112020103819851-pat00038

화합물13

Figure 112020103819851-pat00039
compound 13
Figure 112020103819851-pat00039

화합물14

Figure 112020103819851-pat00040
compound 14
Figure 112020103819851-pat00040

화합물15

Figure 112020103819851-pat00041
compound 15
Figure 112020103819851-pat00041

화합물16

Figure 112020103819851-pat00042
compound 16
Figure 112020103819851-pat00042

화합물17

Figure 112020103819851-pat00043
compound 17
Figure 112020103819851-pat00043

화합물18

Figure 112020103819851-pat00044
compound 18
Figure 112020103819851-pat00044

화합물19

Figure 112020103819851-pat00045
compound 19
Figure 112020103819851-pat00045

화합물20

Figure 112020103819851-pat00046
compound 20
Figure 112020103819851-pat00046

화합물21

Figure 112020103819851-pat00047
compound 21
Figure 112020103819851-pat00047

화합물22

Figure 112020103819851-pat00048
compound 22
Figure 112020103819851-pat00048

화합물23

Figure 112020103819851-pat00049
compound 23
Figure 112020103819851-pat00049

화합물24

Figure 112020103819851-pat00050
compound 24
Figure 112020103819851-pat00050

화합물25

Figure 112020103819851-pat00051
compound 25
Figure 112020103819851-pat00051

화합물26

Figure 112020103819851-pat00052
compound 26
Figure 112020103819851-pat00052

화합물27

Figure 112020103819851-pat00053
compound 27
Figure 112020103819851-pat00053

화합물28

Figure 112020103819851-pat00054
compound 28
Figure 112020103819851-pat00054

화합물29

Figure 112020103819851-pat00055
compound 29
Figure 112020103819851-pat00055

화합물30

Figure 112020103819851-pat00056
compound 30
Figure 112020103819851-pat00056

[상기 구조3에서,[In the above structure 3,

m 및 n은 몰분율로 0<m<1, 0<n<1인 실수이고, m+n=1이다.]m and n are real numbers with 0<m<1 and 0<n<1 in mole fraction, m+n=1.]

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체에 있어서, 상기 m 및 n의 몰분율은 0<m≤0.5, 0.5≤n<1을 만족하는 것일 수 있다.In the copolymer according to an embodiment of the present invention, the mole fractions of m and n may satisfy 0<m≤0.5 and 0.5≤n<1.

우수한 광전변환효율, 안정성 및 상용화 수준을 높이기 위한 측면에서, 구체적으로 본 발명의 공중합체는 상기 m 및 n의 몰분율은 0<m≤0.4, 0.65≤n<1을 만족하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 m 및 n의 몰분율은 0<m≤0.35, 0.7≤n<1을 만족하는 것일 수 있다.In terms of improving the excellent photoelectric conversion efficiency, stability, and commercialization level, specifically, in the copolymer of the present invention, the mole fractions of m and n may satisfy 0<m≤0.4 and 0.65≤n<1. More specifically, the mole fractions of m and n may satisfy 0<m≤0.35 and 0.7≤n<1.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 중량평균분자량이 1,000 내지 1,000,000g/mol인 것일 수 있다. 높은 광전변환효율을 가지면서도 용해도가 저하되지 않아 균일한 박막의 형성 및 제조가 가능하기 위한 측면에서 구체적으로 중량평균분자량이 10,000 내지 400,000g/mol인 것일 수 있으며, 보다 구체적으로 10,000 내지 200,000g/mol인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The copolymer according to an embodiment of the present invention may have a weight average molecular weight of 1,000 to 1,000,000 g/mol. Specifically, the weight average molecular weight may be 10,000 to 400,000 g/mol, and more specifically, 10,000 to 200,000 g/mol in terms of enabling the formation and manufacture of a uniform thin film because solubility is not reduced while having high photoelectric conversion efficiency. It may be mol, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 반복되는 각 단위구조가 교대(alternating) 또는 랜덤(random)으로 배열될 수 있다.In addition, in the copolymer according to an embodiment of the present invention, each repeating unit structure may be alternately or randomly arranged.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체의 말단은 통상의 말단기를 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며, 이에 따른 효과의 차이는 미미하다.In addition, the terminal of the copolymer according to an embodiment of the present invention may or may not include a conventional terminal group, and the difference in effect thereof is insignificant.

이하, 본 발명에 따른 공중합체의 용도에 대하여 설명한다.Hereinafter, the use of the copolymer according to the present invention will be described.

본 발명의 일 양태는 상기 공중합체를 포함하는 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물일 수 있고, 다른 일 양태는 상기 공중합체를 포함하는 유기 전자 소자일 수 있다.One aspect of the present invention may be a composition for forming an organic layer of an organic electronic device including the copolymer, and another aspect may be an organic electronic device including the copolymer.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 유기 전자 소자에서 전자공여체로 사용될 수 있다. 본 발명의 유기 전자 소자는 유기 발광 소자(OLED, Organic Light Emitting Diode), 유기 태양 전지(OSC, Organic Solar Cell), 유기 트랜지스터(OTFT, Organic Thin-Film Transistor), 유기 감광체 드럼(OPD, Optical Photo Detector) 및 유기 메모리소자 등에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 유기 전자 소자는 당업자가 인지할 수 있는 통상적인 유기 전자 소자라면 모두 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 유기 전자 소자에 포함된 다른 다양한 전자수용체와의 조합을 통해 유기 전자 소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 전자공여체로 사용되어, 플러렌계 화합물은 물론 비플러렌계 화합물 등과 같은 전자수용체와 조합되어도 높은 광전변환효율을 구현할 수 있다.Specifically, the copolymer according to an embodiment of the present invention may be used as an electron donor in an organic electronic device. The organic electronic device of the present invention includes an organic light emitting diode (OLED, Organic Light Emitting Diode), an organic solar cell (OSC), an organic transistor (OTFT, Organic Thin-Film Transistor), and an organic photosensitive drum (OPD, Optical Photo). Detector) and organic memory devices may be any one selected. The organic electronic device may be any conventional organic electronic device recognized by those skilled in the art. In addition, the copolymer according to an embodiment of the present invention can further improve the performance of the organic electronic device through a combination with other various electron acceptors included in the organic electronic device. In particular, since the copolymer according to an embodiment of the present invention is used as an electron donor, high photoelectric conversion efficiency can be realized even when combined with an electron acceptor such as a fullerene-based compound as well as a non-fullerene-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 평평한 구조를 포함하고 있어 유기 전자 소자에서 우수한 전하 이동도를 구현할 수 있고, 이를 통해 높은 광전변환효율을 나타낼 수 있다.Since the copolymer according to an embodiment of the present invention includes a flat structure, excellent charge mobility can be realized in an organic electronic device, and thus, high photoelectric conversion efficiency can be exhibited.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체는 유기용매에 용해시킨 후 기판에 도포시키는 용액공정에 의해 막을 형성하여 유기 전자 소자로 사용될 수 있으며, 구체적으로 R2R, 스핀코팅법, 슬롯다이코팅법, 잉크젯 프린팅법, 스크린 인쇄법 및 닥터 블레이드법 등에서 선택되는 방법으로 도포 및 코팅되어 막을 형성할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체를 채용하는 경우, 용해도가 향상되어 유기 전자 소자의 제조 공정상 시간·비용적으로 경제적인 효과가 있다.In addition, the copolymer according to an embodiment of the present invention can be used as an organic electronic device by forming a film by a solution process of dissolving it in an organic solvent and then applying it to a substrate, specifically R2R, spin coating, slot die coating , an inkjet printing method, a screen printing method, a doctor blade method, etc. may be applied and coated to form a film, but is not limited thereto. Accordingly, when the copolymer according to an embodiment of the present invention is employed, solubility is improved, so that there is an economical effect in terms of time and cost in the manufacturing process of the organic electronic device.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물은, 총 중량을기준으로 본 발명의 공중합체를 0.5중량% 내지 5중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 3중량%의 함량으로 포함할 수 있다.The composition for forming an organic layer of an organic electronic device according to an embodiment of the present invention contains the copolymer of the present invention in an amount of 0.5 wt% to 5 wt%, preferably 1 wt% to 3 wt%, based on the total weight may include

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물은 비플러렌계 화합물 및 용매를 더 포함하거나, 플러렌계 화합물 및 용매를 더 포함할 수 있다.In addition, the composition for forming an organic layer of an organic electronic device according to an embodiment of the present invention may further include a non-fullerene-based compound and a solvent, or further include a fullerene-based compound and a solvent.

일 예로, 상기 용매는 통상의 용매라면 제한되지 않으며, 자일렌, 트리메틸벤젠, 톨루엔 등 비할로겐 용매를 사용하는 것이 보다 좋다. 또한, 상기 용매는 상기 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물의 잔량으로 포함될 수 있다.For example, the solvent is not limited as long as it is a conventional solvent, and it is better to use a non-halogen solvent such as xylene, trimethylbenzene, or toluene. In addition, the solvent may be included in the remaining amount of the composition for forming an organic layer of the organic electronic device.

일 예로, 상기 비플러렌계 화합물과 플러렌계 화합물은 전자수용체일 수 있으며, 단분자 또는 고분자 화합물일 수 있다. 이때, 상기 전자수용체는 상기 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5중량% 내지 5중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 3중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 본 발명의 공중합체 100중량부를 기준으로 10 내지 500중량부로 포함할 수 있으며, 구체적으로는 30 내지 300중량부, 보다 구체적으로는 50 내지 250중량부로 포함할 수 있다.For example, the non-fullerene-based compound and the fullerene-based compound may be electron acceptors, and may be monomolecular or polymeric compounds. In this case, the electron acceptor may be included in an amount of 0.5 wt% to 5 wt%, preferably 1 wt% to 3 wt%, based on the total weight of the composition for forming an organic layer of the organic electronic device. In addition, it may be included in an amount of 10 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer of the present invention, specifically 30 to 300 parts by weight, and more specifically 50 to 250 parts by weight.

이하, 유기 전자 소자로서의 일 양태인 유기 태양 전지에 대하여 설명한다.Hereinafter, an organic solar cell which is an aspect as an organic electronic device will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양 전지는, 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 본 발명의 공중합체를 포함하는 것일 수 있다.The organic solar cell according to an embodiment of the present invention may include a positive electrode, a negative electrode, and an organic layer disposed between the positive electrode and the negative electrode, and the organic layer may include the copolymer of the present invention.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양 전지는, 제1전극(음극); 제1전극 상에 위치하고, 상기 공중합체를 포함하는 광활성층(유기층); 및 상기 광활성층 상에 위치하는 제2전극(양극);을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광활성층은 비플러렌계 화합물 및 플러렌계 화합물에서 선택되는 전자수용체를 더 포함할 수 있으며, 좋게는 비플러렌계 화합물을 포함할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양 전지는 벌크 헤테로 정션(BHJ)을 구성할 수 있다. 상기 벌크 헤테로 정션이란 광활성층에서 전자공여체와 전자수용체가 서로 섞여 있는 것을 의미한다.Specifically, an organic solar cell according to an embodiment of the present invention includes a first electrode (cathode); a photoactive layer (organic layer) positioned on the first electrode and including the copolymer; and a second electrode (anode) positioned on the photoactive layer. In addition, the photoactive layer may further include an electron acceptor selected from a non-fullerene-based compound and a fullerene-based compound, and preferably include a non-fullerene-based compound. Accordingly, the organic solar cell according to an embodiment of the present invention may constitute a bulk heterojunction (BHJ). The bulk heterojunction means that an electron donor and an electron acceptor are mixed with each other in the photoactive layer.

본 발명의 유기 태양 전지는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판은 투명기판일 수 있다. 상기 기판은 예를 들면, PET(Polyethylene terephthalate), PP(Polypropylene), PI(Polyimide), PEN(Polyethylene naphthalate) 및 TAC(Triacetyl cellulose) 등의 플라스틱 또는 유리 등일 수 있다.The organic solar cell of the present invention may further include a substrate. The substrate may be a transparent substrate. The substrate may be, for example, plastic or glass such as polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyimide (PI), polyethylene naphthalate (PEN), and triacetyl cellulose (TAC).

상기 제1전극은 투명전극일 수 있으며, 또한 음극일 수 있다. 구체적으로, ITO(Indium Tin Oxide)막, IO(Indium Oxide)막, TO(Tin Oxide)막, FTO(Fluorinated Tin Oxide)막, IZO(Indium Zinc Oxide)막, 또는 ZO(Znic Oxide)막일 수 있다.The first electrode may be a transparent electrode, and may also be a cathode. Specifically, it may be an indium tin oxide (ITO) film, an indium oxide (IO) film, a tin oxide (TO) film, a fluorinated tin oxide (FTO) film, an indium zinc oxide (IZO) film, or a zinc oxide (ZO) film. .

또한, 제1 전하 수송층을 상기 제1전극과 상기 광활성층 사이에 추가로 형성할 수 있다. 또한 제2 전하 수송층을 상기 광활성층과 상기 제2전극 사이에 추가로 형성할 수 있다. 상기 제1 전하 수송층은 정공 수송층일 수 있다. 예를 들면, PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate), MoO3, WO3등의 금속산화물 층일 수 있다.In addition, a first charge transport layer may be further formed between the first electrode and the photoactive layer. In addition, a second charge transport layer may be further formed between the photoactive layer and the second electrode. The first charge transport layer may be a hole transport layer. For example, it may be a metal oxide layer such as PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate), MoO 3 , WO 3 ).

상기 광활성층은 본 발명의 공중합체를 전자공여체로 사용할 수 있으며, 플러렌계 화합물 및 비플러렌계 화합물에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 전자수용체로 사용할 수 있다. 또한, 상기 광활성층의 광전변환 물질은 본 발명의 공중합체 100 중량부에 대하여 전자수용체 50 내지 250 중량부로 배합되는 것이 바람직하다. 이때, 발명의 목적을 달성하는 한에서는 특별히 제한되지는 않으나, 본 발명의 공중합체 함량 대비 전자수용체의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 전자수용체의 전자수용 작용이 활발하게 일어나 생성된 전자의 이동성이 매우 좋으며 상기 공중합체의 광 흡수가 효율적으로 이루어지게 되어 좋다.The photoactive layer may use the copolymer of the present invention as an electron donor, and at least one compound selected from a fullerene-based compound and a non-fullerene-based compound may be used as an electron acceptor. In addition, the photoelectric conversion material of the photoactive layer is preferably blended in an amount of 50 to 250 parts by weight of the electron acceptor based on 100 parts by weight of the copolymer of the present invention. At this time, it is not particularly limited as long as the object of the invention is achieved, but when the content of the electron acceptor relative to the copolymer content of the present invention satisfies the above range, the electron accepting action of the electron acceptor is actively generated and the mobility of the generated electrons is very It is good that the light absorption of the copolymer is made efficiently.

일 예로, 상기 전자수용체는 PC61BM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester), PC71BM([6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester), mono-oQDMC60(mono-o-quino-dimethane C60), bis-oQDMC60(bis-o-quino-dimethane C60), ICBA(indene-C60-bis-adduct) 및 bis-PCBM(bis-[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester) 등에서 선택되는 플러렌계 화합물일 수 있으며, ITIC 등과 같은 비플러렌계 화합물일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 태양 전지는 플러렌계 화합물과 비플러렌계 화합물을 함께 사용함으로써, 서로의 단점을 보완하여 유기 태양 전지의 효율을 보다 높일 수 있다.For example, the electron acceptor is PC 61 BM ([6,6]-phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester), PC 71 BM ([6,6]-phenyl-C 71 -butyric acid methyl ester), mono -oQDMC 60 (mono-o-quino-dimethane C 60 ), bis-oQDMC 60 (bis-o-quino-dimethane C 60 ), ICBA (indene-C 60 -bis-adduct) and bis-PCBM (bis-[ 6,6]-phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester) may be a fullerene-based compound selected from, and the like, may be a non-fullerene-based compound such as ITIC. In addition, in the organic solar cell according to the present invention, by using the fullerene-based compound and the non-fullerene-based compound together, the efficiency of the organic solar cell can be further improved by compensating for the disadvantages of each other.

상기 광활성층은 본 발명의 공중합체와 상술한 전자수용체를 배합하여 제조될 수 있고, 단일 유기용매 또는 비점이 상이한 2종 이상의 유기용매에 용해시켜 제조할 수 있다. 사용되는 유기용매로는 클로로포름, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리메틸벤젠 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 유기용매와 1,8-디이오도옥탄, 1-클로로나프탈렌, 디페닐에테르 등에서 선택되는 유기활성 물질을 유기용매에 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다. 상기 유기용매에 상기 유기활성 물질의 고형분 함량은 1.0 내지 3.0 부피%로 함유되도록 제조하는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명의 목적을 달성하는 한에서는 특별히 제한되지는 않으나, 상기 범위를 만족할 경우, 본 발명의 공중합체가 적절한 두께로 보다 균일하게 박막을 형성할 수 있어 좋다. 또한, 본 발명의 공중합체는 자일렌, 트리메틸벤젠, 톨루엔 등 비할로겐 용매를 사용함에도 높은 광전변환효율을 구현할 수 있어, 보다 친환경적인 공정을 제공할 수 있다.The photoactive layer may be prepared by mixing the copolymer of the present invention and the above-described electron acceptor, and may be prepared by dissolving in a single organic solvent or two or more organic solvents having different boiling points. The organic solvent used includes at least one organic solvent selected from the group consisting of chloroform, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, etc., and 1,8-diiodooctane, 1-chloro An organic active material selected from naphthalene, diphenyl ether, etc. may be mixed in an organic solvent, but the present invention is not limited thereto. It is preferable to prepare the organic solvent to contain 1.0 to 3.0 vol% of the solid content of the organic active material. At this time, it is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved, but when the above range is satisfied, the copolymer of the present invention may form a more uniformly thin film with an appropriate thickness. In addition, the copolymer of the present invention can implement a high photoelectric conversion efficiency even when a non-halogen solvent such as xylene, trimethylbenzene, toluene is used, and thus can provide a more environmentally friendly process.

이후, 상기 유기활성 물질이 용해된 용액을 진공 증착법, 스크린 인쇄법, 프린팅법, 바코팅법, 슬롯다이코팅법, 스핀코팅법, 딥핑법 및 잉크분사법 등에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 도포 또는 코팅하여 30 내지 800 ㎚, 바람직하게는 80 내지 400 ㎚ 두께의 광활성층을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 바코팅법 등과 같은 용매의 건조속도가 느린 대면적 코팅 공정시에도 매우 유리하다.Then, the solution in which the organic active material is dissolved is applied by any one method selected from vacuum deposition, screen printing, printing, bar coating, slot die coating, spin coating, dipping, and ink spraying. By coating, it is possible to prepare a photoactive layer having a thickness of 30 to 800 nm, preferably 80 to 400 nm. In addition, according to the present invention, it is very advantageous even in a large area coating process in which the drying rate of the solvent is slow, such as a bar coating method.

상기 제2전극은 양극으로, 상기 광활성층이 도입된 상태에서 약 10-6 torr이하의 진공도에서 알루미늄 등의 낮은 일함수를 가지는 금속 물질을 80 내지 200 ㎚로 진공 열 증착하여 광활성층의 상부에 적층될 수 있다. 제2전극으로 사용될 수 있는 물질로는, 구체적으로 금, 알루미늄, 구리, 은 또는 그들의 합금, 칼슘/알루미늄 합금, 마그네슘/은 합금, 알루미늄/리튬 합금 등을 포함하며, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄/칼슘 합금을 사용할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.The second electrode is an anode, and in a state in which the photoactive layer is introduced, a metal material having a low work function, such as aluminum, is vacuum thermally deposited at a thickness of 80 to 200 nm at a vacuum degree of about 10 -6 torr or less on the upper portion of the photoactive layer. can be stacked. Materials that can be used as the second electrode include, specifically, gold, aluminum, copper, silver or alloys thereof, calcium/aluminum alloy, magnesium/silver alloy, aluminum/lithium alloy, and the like, preferably aluminum or aluminum/lithium alloy. A calcium alloy may be used, but is not limited thereto.

이하 실시예를 통해 본 발명의 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 유기 전자 소자에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, the copolymer of the present invention, a method for preparing the same, and an organic electronic device containing the same will be described in more detail through Examples. However, the following examples are only a reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Further, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is for the purpose of effectively describing particular embodiments only and is not intended to limit the present invention. In addition, the unit of additives not specifically described in the specification may be weight %.

[물성측정방법][Method of measuring physical properties]

1. NMR 분광분석1. NMR Spectroscopy

1H NMR 및 13C NMR 분광분석은 Bruker AM-300, AM-400 또는 AM-500 스펙트로미터를 이용하여 측정하였다. 1 H NMR and 13 C NMR spectroscopy were measured using a Bruker AM-300, AM-400 or AM-500 spectrometer.

2. 중량평균분자량 측정2. Weight average molecular weight measurement

중량평균분자량은 용매로서 클로로포름 또는 헥사플루오로이오프로판올을 사용한 겔투과 크로마토그래피(GPC) 측정에 의한 표준 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량 값이다.The weight average molecular weight is a weight average molecular weight value in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) using chloroform or hexafluoroiopropanol as a solvent.

GPC장비 : 영린기기사의 M930,GPC equipment: M930 of Younglin Kigi,

컬럼 : Agilent사의 PLgel 5um Mixed-DColumn: Agilent's PLgel 5um Mixed-D

칼럼 온도: 30 ℃Column temperature: 30 ℃

투입량 : 300 ㎕Input amount: 300 μl

유량: 1.0 ㎖/minFlow rate: 1.0 ml/min

(실시예1)(Example 1)

단계1. 화합물1-1 제조Step 1. Preparation of compound 1-1

Figure 112020103819851-pat00057
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2.7 g (4.43 mmol)의 1,3-비스(2-에틸헥실)-5,7-디(싸이오펜-2-닐)-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']다이싸이오펜-4,8-다이온(1,3-bis(2-ethylhexyl)-5,7-di(thiophen-2-yl)-4H,8H-benzo[1,2-c:4,5-c']dithiophene-4,8-dione)을 50 ml의 테트라하이드로퓨란(THF, tetrahydrofurane)에 용해시킨 반응물에 브로모석신이마이드 (NBS, n-Bromosuccinimide) 1.9 g (10.63 mmol)을 넣어주고 상온(25 ℃)에서 3시간동안 교반하였다. 반응물에 증류수를 넣고 반응을 종료시킨 후, 클로로포름 (CHCl3, Chloroform)을 사용하여 유기층을 추출하고 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 사용하여 탈수 후, 진공 농축기를 통하여 용매를 모두 제거하였다.2.7 g (4.43 mmol) of 1,3-bis(2-ethylhexyl)-5,7-di(thiophen-2-yl)-4H,8H-benzo[1,2-c:4,5-c ']Dithiophene-4,8-dione (1,3-bis(2-ethylhexyl)-5,7-di(thiophen-2-yl)-4H,8H-benzo[1,2-c:4 ,5-c']dithiophene-4,8-dione) was dissolved in 50 ml of tetrahydrofurane (THF, tetrahydrofurane) with 1.9 g (10.63 mmol) of bromosuccinimide (NBS, n-Bromosuccinimide) and stirred at room temperature (25° C.) for 3 hours. After the reaction was terminated by adding distilled water to the reaction product, the organic layer was extracted using chloroform (CHCl 3 , Chloroform), dehydrated using anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4 ), and all solvents were removed through a vacuum concentrator.

헥산:메틸렌클로라이드(5:1)를 이동상으로 이용한 컬럼크로마토그래피를 통하여, 1,3-비스(5-브로모싸이오펜-2-닐)5,7-비스(2-에틸헥실)-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']다이싸이오펜-4,8-다이온 (화합물1-1)을 붉은색 고체로 2.4 g (71 %) 얻었다.Through column chromatography using hexane:methylene chloride (5:1) as a mobile phase, 1,3-bis(5-bromothiophen-2-yl)5,7-bis(2-ethylhexyl)-4H, 2.4 g (71%) of 8H-benzo[1,2-c:4,5-c']dithiophene-4,8-dione (Compound 1-1) was obtained as a red solid.

1H NMR (400 MHz,CDCl3):δ(ppm) 7.39 (d, 2H); 7.03 (d, 2H); 3.27 (m, 4H); 1.74 (m, 2H); 1.41-1.32 (m, 16H), 0.94-0.90 (m, 12H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 7.39 (d, 2H); 7.03 (d, 2H); 3.27 (m, 4H); 1.74 (m, 2H); 1.41-1.32 (m, 16H), 0.94-0.90 (m, 12H).

단계2. 화합물1-2의 제조Step 2. Preparation of compound 1-2

Figure 112020103819851-pat00058
Figure 112020103819851-pat00058

아르곤 분위기의 플라스크에 15 ml의 무수 테트라하이드로퓨란(THF,tetrahydrofurane)에 2.0 g (3.25 mmol)의 4,8-비스(5-(2-에틸헥실)-4-플루오로싸이오펜-2-닐)벤조[1,2-b:4,5-b']다이싸이오펜 (4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)-4-fluorothiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)을 넣고 반응온도를 -78℃로 낮추었다. 1.6몰(M)농도의 노말-부틸리튬 솔루션 (n-BuLi, n-Butyllithium solution 1.6 M in hexanes) 5.1 mL (8.13 mmol)을 넣고 1시간 교반한 후, 반응온도 -78℃에서 1몰(M) 농도의 트리메틸틴클로라이드 솔루션 (Trimethyltin chloride solution 1.0 M in THF)을 8.1 mL (8.13 mmol)을 넣고 상온에서 2시간 교반하였다. 이후, 물을 가하여 반응을 종결시킨 뒤 포타슘플루오라이드 (KF, Potassium fluoride)용액과 헥산을 용매로 유기층을 추출하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘(MgSO4)로 탈수시킨 후 회전 농축기를 사용하여 용매를 제거하였다.2.0 g (3.25 mmol) of 4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)-4-fluorothiophen-2-yl in 15 ml of anhydrous tetrahydrofurane (THF, tetrahydrofurane) in an argon atmosphere flask )benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)-4-fluorothiophen-2-yl)benzo[1,2-b: 4,5-b']dithiophene) was added and the reaction temperature was lowered to -78 °C. After adding 5.1 mL (8.13 mmol) of n-butyllithium solution (n-BuLi, n-Butyllithium solution 1.6 M in hexanes) with a concentration of 1.6 mol (M), and stirring for 1 hour, 1 mol (M) ), 8.1 mL (8.13 mmol) of a trimethyltin chloride solution 1.0 M in THF was added and stirred at room temperature for 2 hours. After the reaction was terminated by adding water, the organic layer was extracted with a potassium fluoride (KF, Potassium fluoride) solution and hexane as a solvent. The organic layer was dehydrated with anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4 ), and then the solvent was removed using a rotary concentrator.

에탄올을 이용한 재결정을 통하여 순수한 흰색 결정 고체 4,8-비스(5-(2-에틸헥실)-4-플루오로싸이오펜-2-닐)-벤조[1,2-b:4,5 b']다이싸이오펜-2,6-다이닐)비스(트리메틸스텐)(화합물1-2)을 2.0 g (67%) 얻었다.Pure white crystalline solid 4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)-4-fluorothiophen-2-yl)-benzo[1,2-b:4,5 b' through recrystallization using ethanol ] 2.0 g (67%) of dithiophene-2,6-dynyl)bis(trimethylstenene) (compound 1-2) was obtained.

1H NMR (400MHz, CDCl3): δ(ppm) 7.67 (t, 2H); 7.16 (s, 2H); 2.81-2.79 (d, 4H); 1.69 (m, 2H); 1.36 (m, 16H); 0.97 (m, 12H); 0.42 (t, 18H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ(ppm) 7.67 (t, 2H); 7.16 (s, 2H); 2.81-2.79 (d, 4H); 1.69 (m, 2H); 1.36 (m, 16H); 0.97 (m, 12H); 0.42 (t, 18H).

단계3. 화합물1a의 공중합체의 제조Step 3. Preparation of copolymer of compound 1a

Figure 112020103819851-pat00059
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상기 화합물1-1 77.4 mg (0.101 mmol), 상기 화합물1-2 100 mg(0.106 mmol), 1,4-다이브로모-2,5-비스(트리플루오로메틸)벤젠(1,4-dibromo-2,5-bis(trifluoromethyl)benzene) 1.9 mg (0.005 mmol)과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4,Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0)) 4.9 mg(4 mol%)을 글로브박스에서 반응 튜브에 넣고 마개를 막았다. 주사기를 사용하여 무수 톨루엔(Toluene) 2 ml를 주입하고, 용매를 10분동안 아르곤 분위기에서 퍼징(purging) 시킨 후 반응기에서 110℃ 48시간 동안 반응을 시켰다. 반응액을 메탄올 50 mL에 침전시킨 후 필터를 통하여 침전된 고체를 회수하였다.The compound 1-1 77.4 mg (0.101 mmol), the compound 1-2 100 mg (0.106 mmol), 1,4-dibromo-2,5-bis (trifluoromethyl) benzene (1,4-dibromo- 2,5-bis(trifluoromethyl)benzene) 1.9 mg (0.005 mmol) and tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh 3 ) 4 ,Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0)) 4.9 mg(4 mol%) was placed in the reaction tube in the glovebox and capped. Using a syringe, 2 ml of anhydrous toluene was injected, the solvent was purged in an argon atmosphere for 10 minutes, and then the reaction was carried out at 110° C. in a reactor for 48 hours. After the reaction solution was precipitated in 50 mL of methanol, the precipitated solid was recovered through a filter.

회수된 침전물을 속슬렛을 통과하여 여과한 후 메탄올, 아세톤, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 클로로폼 용매로 순차적으로 추출하였다. 최종 추출된 용액을 농축시키고 메탄올에 침전시킨 후 건조하여 화합물1a의 공중합체를 얻었다. 상기 화합물1a의 공중합체 수득률 = 83%, 115 mg.The recovered precipitate was filtered through Soxhlet and sequentially extracted with methanol, acetone, hexane, methylene chloride and chloroform solvent. The final extracted solution was concentrated, precipitated in methanol, and dried to obtain a copolymer of compound 1a. The copolymer yield of compound 1a = 83%, 115 mg.

GPC: Mn= 73.2kDa, Mw=191.0 kDa, PDI= 2.61GPC: Mn = 73.2 kDa, Mw = 191.0 kDa, PDI = 2.61

(실시예2)(Example 2)

단계1. 화합물3a의 공중합체의 제조Step 1. Preparation of copolymer of compound 3a

Figure 112020103819851-pat00060
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화합물1-1 77.4 mg (0.101 mmol), 화합물1-2 100 mg(0.106 mmol), 1,4-다이브로모-2-(테트라플루오로메틸)벤젠(1,4-dibromo-2-(tetrafluoromethyl)benzene) 1.6 mg (0.005 mmol)과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4, Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0))4.9 mg(4 mol%)을 글로브박스에서 반응 튜브에 넣고 마개를 막았다. 주사기를 사용하여 무수 톨루엔(Toluene) 2 ml를 주입하고, 용매를 10분동안 아르곤 분위기에서 퍼징(purging) 시킨 후 반응기에서 110℃ 48시간 동안 반응을 시켰다. 반응액을 메탄올 50 mL에 침전시킨 후 필터를 통하여 침전된 고체를 회수하였다.Compound 1-1 77.4 mg (0.101 mmol), Compound 1-2 100 mg (0.106 mmol), 1,4-dibromo-2- (tetrafluoromethyl) benzene (1,4-dibromo-2- (tetrafluoromethyl) benzene) 1.6 mg (0.005 mmol) and tetrakis(triphenylphosphine)palladium (Pd(PPh 3 ) 4 , Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)) 4.9 mg (4 mol%) were placed in a reaction tube in a glove box. closed the stopper Using a syringe, 2 ml of anhydrous toluene was injected, the solvent was purged in an argon atmosphere for 10 minutes, and then the reaction was carried out at 110° C. in a reactor for 48 hours. After the reaction solution was precipitated in 50 mL of methanol, the precipitated solid was recovered through a filter.

회수된 침전물을 속슬렛을 통과하여 여과한 후 메탄올, 아세톤, 헥산, 메틸렌클로라이드, 및 클로로폼 용매로 순차적으로 추출하였다. 최종 추출된 용액을 농축시키고 메탄올에 침전시킨 후 건조하여 화합물3a의 공중합체를 얻었다. 상기 화합물3a의 공중합체 수득률 = 86%, 112 mg.The recovered precipitate was filtered through Soxhlet and sequentially extracted with methanol, acetone, hexane, methylene chloride, and chloroform solvent. The final extracted solution was concentrated, precipitated in methanol, and dried to obtain a copolymer of compound 3a. The copolymer yield of compound 3a = 86%, 112 mg.

GPC: Mn= 68.5kDa, Mw=172.6 kDa, PDI= 2.52GPC: Mn = 68.5 kDa, Mw = 172.6 kDa, PDI = 2.52

(실시예3)(Example 3)

단계1. 화합물4a의 공중합체의 제조Step 1. Preparation of copolymer of compound 4a

Figure 112020103819851-pat00061
Figure 112020103819851-pat00061

화합물1-1 77.4 mg (0.101 mmol), 화합물1-2 100 mg(0.106 mmol), 1,3-다이브로모-2-(옥틸옥시)-5-(트리플루오로메틸)벤젠(1,3-dibromo-2-(octyloxy)-5-(trifluoromethyl)benzene) 1.6 mg (0.005 mmol)과 팔라듐 촉매로 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4, Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0))4.9 mg(4 mol%)을 글로브박스에서 반응 튜브에 넣고 마개를 막았다. 주사기를 사용하여 무수 톨루엔(Toluene) 2 ml를 주입하고, 용매를 10분동안 아르곤 분위기에서 퍼징(purging) 시킨 후 반응기에서 110℃ 48시간 동안 반응을 시켰다. 반응액을 메탄올 50 mL에 침전시킨 후 필터를 통하여 침전된 고체를 회수하였다.Compound 1-1 77.4 mg (0.101 mmol), compound 1-2 100 mg (0.106 mmol), 1,3-dibromo-2-(octyloxy)-5-(trifluoromethyl)benzene (1,3- Dibromo-2-(octyloxy)-5-(trifluoromethyl)benzene) 1.6 mg (0.005 mmol) and palladium catalyst as tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh 3 ) 4 , Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) ) 4.9 mg (4 mol%) was placed in a reaction tube in a glove box and capped. Using a syringe, 2 ml of anhydrous toluene was injected, the solvent was purged in an argon atmosphere for 10 minutes, and then the reaction was carried out at 110° C. in a reactor for 48 hours. After the reaction solution was precipitated in 50 mL of methanol, the precipitated solid was recovered through a filter.

회수된 침전물을 속슬렛을 통과하여 여과한 후 메탄올, 아세톤, 헥산, 메틸렌클로라이드, 및 클로로폼 용매로 순차적으로 추출하였다. 최종 추출된 용액을 농축시키고 메탄올에 침전시킨 후 건조하여 화합물4a의 공중합체를 얻었다. 상기 화합물4a의 공중합체 수득률 = 76%, 99 mg.The recovered precipitate was filtered through Soxhlet and sequentially extracted with methanol, acetone, hexane, methylene chloride, and chloroform solvent. The final extracted solution was concentrated, precipitated in methanol, and dried to obtain a copolymer of compound 4a. The copolymer yield of compound 4a = 76%, 99 mg.

GPC: Mn= 66.7kDa, Mw=162.1 kDa, PDI= 2.43GPC: Mn = 66.7 kDa, Mw = 162.1 kDa, PDI = 2.43

(실시예4)(Example 4)

단계1. 화합물5-1의 제조Step 1. Preparation of compound 5-1

Figure 112020103819851-pat00062
Figure 112020103819851-pat00062

아르곤 분위기의 플라스크에 5,8-다이브로모싸이오펜[3',2':3,4;2'',3'':5,6]벤조[1,2-c][1,2,5]싸이아다이아졸(5,8-dibromodithieno[3',2':3,4;2'',3'':5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole) 480 mg(1.18 mmol)과 트리메틸(4-(2-부틸옥틸)싸이오펜-2-닐)스텐(trimethyl(4-(2-butyloctyl)thiophen-2-yl)stannane) 1.5 g(3.54 mmol)을 넣고 무수 톨루엔(Toluene) 30 mL 첨가하였다. 용매를 10분동안 아르곤 분위기에서 퍼징(purging)후, 팔라듐 촉매로 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4,Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)) 136 mg(10 mol%)를 첨가하고, 110 ℃로 가열하여 12 시간 동안 교반 및 환류시켰다. 이후, 진공 농축기를 통하여 용매를 모두 제거하였다.5,8-dibromothiophene [3',2':3,4;2'',3'':5,6]benzo[1,2-c][1,2,5 in an argon atmosphere flask ]Thiadiazole (5,8-dibromodithieno[3',2':3,4;2'',3'':5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole ) 480 mg (1.18 mmol) and 1.5 g (3.54 mmol) of trimethyl (4- (2-butyloctyl) thiophen-2-yl) stannane was added and 30 mL of anhydrous toluene was added. After purging the solvent in an argon atmosphere for 10 minutes, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 , Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0)) 136 mg (10 mol%) with a palladium catalyst was added, heated to 110 °C, stirred and refluxed for 12 hours. Then, all of the solvent was removed through a vacuum concentrator.

잔류물을 헥산:메틸렌클로라이드(1:1) 용매 이동상으로 사용한 컬럼크로마토그래피를 통하여, 5,8-비스(4-(2-부틸옥틸)싸이오펜-2-닐)다이싸이에노[3',2':3,4;2'',3'':5,6]벤조[1,2-c][1,2,5]싸이아다이아졸 (화합물5-1) 400 mg(45 %)을 얻었다.The residue was subjected to column chromatography using hexane:methylene chloride (1:1) as a solvent mobile phase, and 5,8-bis(4-(2-butyloctyl)thiophen-2-yl)dithieno[3' ,2':3,4;2'',3'':5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole (compound 5-1) 400 mg (45%) ) was obtained.

1H NMR (CDCl3, 400 MHz, δ/ppm): 8.01 (s, 2H); 7.15 (s, 2H); 6.90 (s, 2H); 2.57 (d, J = 6.8 Hz, 4H); 1.65-1.64 (m, 2H); 1.35-1.29 (m, 32H); 0.92-0.86 (m, 12H). 1 H NMR (CDCl 3 , 400 MHz, δ/ppm): 8.01 (s, 2H); 7.15 (s, 2H); 6.90 (s, 2H); 2.57 (d, J = 6.8 Hz, 4H); 1.65-1.64 (m, 2H); 1.35-1.29 (m, 32H); 0.92-0.86 (m, 12H).

단계2. 화합물5-2 제조Step 2. Preparation of compound 5-2

Figure 112020103819851-pat00063
Figure 112020103819851-pat00063

400 mg (0.53 mmol)의 5,8-비스(4-(2-부틸옥틸)싸이오펜-2-닐)다이싸이에노[3',2':3,4;2'',3'':5,6]벤조[1,2-c][1,2,5]싸이아다이아졸(5,8-bis(4-(2-butyloctyl)thiophen-2-yl)dithieno[3',2':3,4;2'',3'':5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole)을 30 ml의 클로로포름(CHCl3,chloroform)으로 녹인 반응물에 브로모석신이마이드 (NBS, n-Bromosuccinimide) 217 mg (1.22 mmol)을 넣어주고 상온에서 3시간 교반하였다. 반응물에 증류수를 넣고 반응을 종료 시킨 후, 클로로포름을 사용하여 유기층을 추출하고 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 사용하여 탈수 후, 진공 농축기를 통하여 용매를 모두 제거하였다.400 mg (0.53 mmol) of 5,8-bis(4-(2-butyloctyl)thiophen-2-yl)dithieno[3',2':3,4;2'',3'' :5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole (5,8-bis(4-(2-butyloctyl)thiophen-2-yl)dithieno[3',2 ':3,4;2'',3'':5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole) in 30 ml of chloroform (CHCl 3 ,chloroform) 217 mg (1.22 mmol) of bromosuccinimide (NBS, n-Bromosuccinimide) was added and stirred at room temperature for 3 hours. After the reaction was terminated by adding distilled water to the reaction product, the organic layer was extracted using chloroform, dehydrated using anhydrous magnesium sulfate (MgSO 4 ), and all solvents were removed through a vacuum concentrator.

헥산:메틸렌클로라이드(1:1)를 이동상으로 이용한 컬럼크로마토그래피를 통하여, 5-(5-브로모-4-(2-부타-1,3-다이엔-1-닐)옥틸)싸이오펜-2-닐)-8-(5-브로모-4-(2-부틸옥틸)싸이오펜-2-닐)다이싸이에노[3',2':3,4;2'',3'':5,6]벤조[1,2-c][1,2,5]싸이아다이아졸(화합물5-2, DTBT-Br)을 붉은색 고체로 400 mg (80%) 얻었다.Through column chromatography using hexane:methylene chloride (1:1) as a mobile phase, 5-(5-bromo-4-(2-buta-1,3-dien-1-yl)octyl)thiophene- 2-Nyl)-8-(5-bromo-4-(2-butyloctyl)thiophen-2-yl)dithieno[3',2':3,4;2'',3'' :5,6]benzo[1,2-c][1,2,5]thiadiazole (Compound 5-2, DTBT-Br) was obtained as a red solid, 400 mg (80%).

1H NMR (CDCl3, 400 MHz, δ/ppm): 7.91 (s, 2H); 6.98 (s, 2H); 2.51 (d, J = 7.1 Hz, 4H); 1.72-1.70 (s, 2H); 1.32-1.29 (m, 32H); 0.93-0.87 (m, 12H). 1 H NMR (CDCl 3 , 400 MHz, δ/ppm): 7.91 (s, 2H); 6.98 (s, 2H); 2.51 (d, J = 7.1 Hz, 4H); 1.72-1.70 (s, 2H); 1.32-1.29 (m, 32H); 0.93-0.87 (m, 12H).

단계3. 화합물5a의 공중합체 제조Step 3. Preparation of copolymer of compound 5a

Figure 112020103819851-pat00064
Figure 112020103819851-pat00064

화합물 1-1 71.6 mg (0.079 mmol), 화합물5-2 106 mg(0.113 mmol) 10.3 mg (0.034 mmol)과 트리디벤질리덴아세톤 디팔라듐(Pd2(dba)3,Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)) 3.1 mg(3 mol%) 및 포스핀 리간드로 트리(o-토릴)포스핀(P(o-Tol)3,Tri(o-tolyl)phosphine) 10.3 mg(30 mol%)을 글로브박스에서 반응 튜브에 넣고 마개를 막았다. 주사기를 사용하여 무수 톨루엔(Toluene) 2 ml를 주입하고, 용매를 10분동안 아르곤 분위기에서 퍼징(purging) 시킨 후 마이크로웨이브 반응기에서 140℃ 3시간 동안 반응을 시켰다. 반응액을 메탄올 50 mL에 침전시킨 후 필터를 통하여 침전된 고체를 회수하였다.Compound 1-1 71.6 mg (0.079 mmol), Compound 5-2 106 mg (0.113 mmol) 10.3 mg (0.034 mmol) and tridibenzylideneacetone dipalladium (Pd 2 (dba) 3 ,Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) )) 3.1 mg (3 mol%) and 10.3 mg (30 mol%) of tri(o-tolyl)phosphine (P(o-Tol) 3 ,Tri(o-tolyl)phosphine) as a phosphine ligand in a glovebox It was placed in a reaction tube and capped. 2 ml of anhydrous toluene was injected using a syringe, the solvent was purged in an argon atmosphere for 10 minutes, and then the reaction was carried out in a microwave reactor at 140° C. for 3 hours. After the reaction solution was precipitated in 50 mL of methanol, the precipitated solid was recovered through a filter.

회수된 침전물을 속슬렛을 통과하여 여과한 후 메탄올, 아세톤, 헥산, 메틸렌클로라이드, 및 클로로폼 용매로 순차적으로 추출하였다. 최종 추출된 용액을 농축시키고 메탄올에 침전시킨 후 건조하여 화합물5a의 공중합체를 얻었다. 상기 화합물5a의 공중합체 수득률 = 45%, 61 mg.The recovered precipitate was filtered through Soxhlet and sequentially extracted with methanol, acetone, hexane, methylene chloride, and chloroform solvent. The final extracted solution was concentrated, precipitated in methanol, and dried to obtain a copolymer of compound 5a. The copolymer yield of compound 5a = 45%, 61 mg.

GPC: Mn= 96.6kDa, Mw=281.1kDa, PDI= 2.91GPC: Mn = 96.6 kDa, Mw = 281.1 kDa, PDI = 2.91

유기 태양 전지의 제조Fabrication of organic solar cells

투명전극(제 1전극)인 ITO (Indium Tin Oxide)가 코팅된 유기 기판을 세척용액이 포함된 탈이온수에 담궈, 초음파 세척기에 15분간 세척하고, 다시 탈이온수, 아세톤, IPA로 각각 3번씩 세정한 뒤, 130℃의 오븐에서 5시간 건조시켰다. 상기와 같이 세척된 ITO 유리 기판은 15분 자외선/오존 처리를 한 뒤, 30 nm 두께를 갖는 ZnO·NPs를 ITO 기판 상에 스핀 코팅하였다. 그리고 ZnO·NPs이 도포된 기판은 핫플레이트 상에서 100℃로 10분간 열처리하였다. ZnO·NPs층상에 O.4wt% poly(ethyleneimine)-ethoxylated(PEIE) 용액을 3 nm 두께가 되도록 스핀코팅으로 도포하였다.Soak the organic substrate coated with ITO (Indium Tin Oxide) as the transparent electrode (first electrode) in deionized water containing the cleaning solution, wash in an ultrasonic cleaner for 15 minutes, and then wash 3 times each with deionized water, acetone, and IPA After that, it was dried in an oven at 130° C. for 5 hours. The washed ITO glass substrate was subjected to UV/ozone treatment for 15 minutes, and then ZnO·NPs having a thickness of 30 nm were spin-coated on the ITO substrate. And the substrate coated with ZnO·NPs was heat treated at 100° C. for 10 minutes on a hot plate. A 0.4wt% poly(ethyleneimine)-ethoxylated (PEIE) solution was applied on the ZnO·NPs layer by spin coating to a thickness of 3 nm.

그리고 광활성층을 도포하기 위하여 아르곤으로 충진된 글로브 박스로 소자를 옮겼다. 광활성층은 전자공여체로 본 발명의 공중합체인 실시예를 포함하고, 전자수용체로 하기 표1에 도시한 화합물을 포함하고, 이들을 무게비 1:1.2의 비율로 조합하였다. 또한, 하기 표1에 기재된 유기용매에 녹여 용액을 제조하고 0.45 ㎛ (PTFE) 실린지 필터(syringe filter)를 통해 필터링한 유기 반도체 용액으로 스핀코팅 방법을 통하여 상기 PEIE층 위에 도포하여 제조하였다.Then, the device was moved to a glove box filled with argon to apply the photoactive layer. The photoactive layer included Examples of the copolymer of the present invention as an electron donor, and the compound shown in Table 1 below as an electron acceptor, and these were combined in a weight ratio of 1:1.2. In addition, a solution was prepared by dissolving it in the organic solvent described in Table 1 below, and an organic semiconductor solution filtered through a 0.45 μm (PTFE) syringe filter was applied on the PEIE layer through a spin coating method.

얻어진 소자 구조체를 열증착기 내 3 X 10-6torr진공 하에서 광활성층 상에 10 nm 두께의 MoO3, 최상부 전극으로써 100 nm 두께의 Ag 전극을 증착하여 유기 태양 전지를 완성하였다.An organic solar cell was completed by depositing a 10 nm thick MoO 3 , 100 nm thick Ag electrode as an uppermost electrode on the photoactive layer under a 3 X 10 -6 torr vacuum in a thermal evaporator for the obtained device structure.

제작된 각 유기 태양 전지의 전기 특성인 개방전압(Voc), 단락전류밀도(JSC), 필 팩터(Fill Factor, FF) 및 광전변환효율(Power Conversion Efficiency, PCE)을 하기 표1에 나타내었다.The open circuit voltage (V oc ), short-circuit current density (J SC ), fill factor (FF) and photoelectric conversion efficiency (PCE), which are electrical characteristics of each manufactured organic solar cell, are shown in Table 1 below. it was

상기 방법으로 제조된 유기 태양 전지 각각의 광전셀 전류 밀도-전압 (J-V) 특성은 Newport 1000W solar simulator에 의해 100 mW/㎠ (AM 1.5 G)로써 태양광을 모사한 조명하에서 측정하였다. 전기적 데이터를 Keithley 236 source-measure unit를 이용하여 기록하고, 모든 특성을 실온 대기환경 하에서 수행하였다. 조도를 NREL(National Renewable Energy Labortary)에서 보정된 PV measurements Inc. 의 표준 Si 포토다이오드 검출기에 의해 보정하였다. IPCE(incident photon-to-current conversion efficiency)를 광원으로써 제논 램프를 구비한 300 내지 1000 nm (PV measurement Inc.) 범위의 파장 함수로써 측정하고 실리콘 표준 포토다이오드를 이용하여 보정하였다. 박막의 두께는 KLA Tencor Alpha-step IQ surface profilometer로 정확도 ± 1 nm로 측정하였다.The photovoltaic cell current density-voltage (J-V) characteristics of each of the organic solar cells prepared by the above method were measured under illumination simulating sunlight at 100 mW/cm 2 (AM 1.5 G) by Newport 1000W solar simulator. Electrical data were recorded using a Keithley 236 source-measure unit, and all characteristics were performed under room temperature atmospheric environment. Illuminance was calibrated by NREL (National Renewable Energy Labortary) PV measurements Inc. was calibrated by a standard Si photodiode detector. Incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) was measured as a function of wavelength in the range of 300 to 1000 nm (PV measurement Inc.) with a xenon lamp as a light source and calibrated using a silicon standard photodiode. The thickness of the thin film was measured with an accuracy of ± 1 nm with a KLA Tencor Alpha-step IQ surface profilometer.

그 결과를 하기 표1에 정리하였다. 즉, 개방전압(open circuit voltage, Voc), 단락전류밀도(short-circuit current density, JSC), 충진율(fill factor, FF), 및 광전변환효율(power conversion efficiency, PCE)의 광전 파라미터(photovoltaic parameter)들을 하기에 정리하였다. 상기 광전 파라미터 중, 필 팩터 및 광전변환효율은 하기 식1 및 식2에 의해 산출되었다.The results are summarized in Table 1 below. That is, the photoelectric parameters (open circuit voltage, V oc ), short-circuit current density (J SC ), fill factor (FF), and power conversion efficiency (PCE) of the photoelectric parameters ( photovoltaic parameters) are summarized below. Among the photoelectric parameters, a fill factor and a photoelectric conversion efficiency were calculated by Equations 1 and 2 below.

[식1][Formula 1]

필 팩터 = (Vmp× Imp)/(Voc× JSC)Fill factor = (V mp × I mp )/(V oc × J SC )

(상기 식1에서, Vmp는 최대 전력점에서 전압값이고, Imp는 전류밀도이고, Voc는 개방전압이고, JSC는 단락전류밀도이다.)(In Equation 1, V mp is the voltage value at the maximum power point, I mp is the current density, V oc is the open-circuit voltage, and J SC is the short-circuit current density.)

[식2][Formula 2]

광전변환효율 = (필 팩터) × (JSC× Voc)/100Photoelectric conversion efficiency = (fill factor) × (J SC × V oc )/100

(상기 식2에서, JSC는 단락전류밀도이고, Voc는 개방전압이다.)(In Equation 2, J SC is the short-circuit current density, and V oc is the open-circuit voltage.)

Figure 112020103819851-pat00065
Figure 112020103819851-pat00065

Figure 112020103819851-pat00066
Figure 112020103819851-pat00066

상기 표1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공중합체를 채용한 유기 태양 전지는 상대적으로 높은 필팩터(fill factor)를 가지며, 구체적으로, 본 발명의 공중합체를 채용한 유기 태양 전지는 최대 14.87%의 광전변환효율을 구현함을 확인할 수 있다. 특히, 본 발명의 신규 공중합체는 전자공여체로 사용되어 비플러렌계 전자수용체와의 조합에서 친환경 용매인 자일렌을 이용하여 유기 태양 전지를 제작할 수 있음에 실제 상용화를 위한 대면적 공정에 유리한 이점 및 특징을 제공할 수 있다.As shown in Table 1, the organic solar cell employing the copolymer of the present invention has a relatively high fill factor, and specifically, the organic solar cell employing the copolymer of the present invention has a maximum of 14.87. It can be confirmed that the photoelectric conversion efficiency of % is realized. In particular, the novel copolymer of the present invention is used as an electron donor and can produce an organic solar cell using xylene, an eco-friendly solvent, in combination with a non-fullerene-based electron acceptor. features can be provided.

유기 태양 전지 모듈의 제조Fabrication of organic solar cell modules

폭 8mm, 길이100mm 의 투명전극(제 1전극)인 ITO (Indium Tin Oxide)가 하부 전극을 11개 직렬로 연결된 유기 태양 전지 모듈을 제조하되, 광활성층 및 전자전달층(ZnO) 코팅 시 Bar-coater를 이용한 대면적 공정을 이용하는 것 외의 모든 공정은 유기 태양 전지 셀과 동일한 공정을 이용해 제작하였다.An organic solar cell module in which 11 indium tin oxide (ITO), a transparent electrode (first electrode) with a width of 8 mm and a length of 100 mm, is connected in series, but with a photoactive layer and an electron transport layer (ZnO), Bar- All processes except for using a large-area process using a coater were manufactured using the same process as the organic solar cell.

Figure 112020103819851-pat00067
Figure 112020103819851-pat00067

본 발명에 따른 트리플루오로메틸기가 적용된 모든 실시예는 바코팅 등과 같은 용매의 건조속도가 느린 대면적 코팅 공정에도 매우 유리할 수 있다. 구체적으로, 상기 표2에서 보는 바와 같이, 바코팅을 통한 유기 태양 전지 모듈을 제조하는 경우더라도 향상된 필팩터 및 광전변환효율을 구현함을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과로부터, 본 발명의 공중합체는 용매의 건조속도가 느린 대면적 코팅 공정인 바코팅, 슬롯다이, 스크린 프린팅 등을 채용하는 경우에도 분자 정렬 특성이 우수하다는 것을 알 수 있고, 모든 실시예는 자일렌 등 친환경 용매에서 공정이 가능한 특성을 보여 실제 상용화에 유리할 수 있다.All the examples to which the trifluoromethyl group according to the present invention is applied may be very advantageous even in a large area coating process in which a solvent drying rate is slow, such as bar coating. Specifically, as shown in Table 2, it can be confirmed that improved fill factor and photoelectric conversion efficiency are realized even in the case of manufacturing an organic solar cell module through bar coating. From these results, it can be seen that the copolymer of the present invention has excellent molecular alignment properties even when large-area coating processes, such as bar coating, slot die, screen printing, etc., in which the solvent drying rate is slow, is employed. can be advantageous for actual commercialization as it can be processed in eco-friendly solvents such as xylene.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains within the scope not departing from the technical spirit of the present invention as defined in the appended claims The present invention may be practiced with various modifications. Accordingly, modifications of future embodiments of the present invention will not depart from the teachings of the present invention.

Claims (15)

하기 화학식1로 표시되는 단위구조를 포함하는, 공중합체:
[화학식1]
Figure 112020103819851-pat00068

상기 화학식1에서,
A는 C3-C50헤테로아릴렌이고;
B는 C3-C50헤테로아릴렌을 포함하는 방향족 축합고리이고;
Z1은 -O- 또는 -S-이고;
R1은 수소, C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;
R2는 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬, C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;
a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되, a+b≥1을 만족하고;
c는 0 내지 3에서 선택되는 정수이고;
상기 A의 헤테로아릴렌 및 상기 B의 방향족 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 A의 헤테로아릴렌 및 상기 B의 방향족 축합고리는 N, O 및 S에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 고리형성 원자로서 포함한다.
A copolymer comprising a unit structure represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure 112020103819851-pat00068

In Formula 1,
A is C 3 -C 50 heteroarylene;
B is a condensed aromatic ring including C 3 -C 50 heteroarylene;
Z 1 is -O- or -S-;
R 1 is hydrogen, C 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;
R 2 is halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;
a and b are each independently an integer of 0 or 1, but satisfy a+b≥1;
c is an integer selected from 0 to 3;
The heteroarylene of A and the condensed aromatic ring of B are each independently halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy, C 1 -C 30 alkoxycar It may be further substituted with one or more substituents selected from bornyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 -C 30 heteroaryl and combinations thereof, wherein the heteroarylene of A and the condensed aromatic ring of B are N, O and At least one heteroatom selected from S is included as a ring-forming atom.
제 1항에 있어서,
상기 화학식1의 상기 R2는 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고, 상기 c는 0또는 1의 정수인, 공중합체.
The method of claim 1,
In Formula 1, R 2 is fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy, and c is an integer of 0 or 1, the copolymer.
제 1항에 있어서,
상기 화학식1의 상기 b가 0의 정수인 경우,
상기 a는 1의 정수이고, 상기 A는 티오페닐렌을 포함하는 헤테로아릴렌인, 공중합체.
The method of claim 1,
When b in Formula 1 is an integer of 0,
Wherein a is an integer of 1, wherein A is a heteroarylene including thiophenylene, the copolymer.
제 1항에 있어서,
상기 화학식1의 상기 b가 1의 정수인 경우,
상기 a는 0의 정수이고, 상기 B는 티오페닐렌을 포함하는 축합고리인, 공중합체.
The method of claim 1,
When b in Formula 1 is an integer of 1,
Wherein a is an integer of 0, and B is a condensed ring comprising thiophenylene, the copolymer.
제 1항에 있어서,
상기 공중합체는,
하기 화학식1-1 및 화학식2로 표시되는 단위구조를 포함하는 것인, 공중합체:
[화학식1-1]
Figure 112020103819851-pat00069

[화학식2]
Figure 112020103819851-pat00070

상기 화학식1-1 및 화학식2에서,
R1은 수소 또는 C1-C30알킬이고;
R2는 수소, 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, 할로C1-C30알킬 또는 C1-C30알콕시이고;
R3 및 R4는 서로 독립적으로 C1-C30알킬, C6-C30아릴 또는 C3-C30헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C1-C30알킬 및 C1-C30알콕시에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고;
R11 및 R12는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C30알킬이고;
Het1 내지 Het3은 서로 독립적으로 C3-C30헤테로아릴렌 또는 C3-C30헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리이고, 상기 Het1 및 Het2의 헤테로아릴렌 또는 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리는 서로 독립적으로 할로겐, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C1-C30알킬, C1-C30알콕시, C1-C30알콕시카르보닐, C6-C30아릴, C3-C30헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 상기 Het2와 Het3은 서로 상이하고;
a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되, a+b=1이고;
m 및 n은 몰분율로 0<m<1, 0<n<1을 만족하는 실수이고, m+n=1이다.
The method of claim 1,
The copolymer is
A copolymer comprising a unit structure represented by the following Chemical Formulas 1-1 and 2:
[Formula 1-1]
Figure 112020103819851-pat00069

[Formula 2]
Figure 112020103819851-pat00070

In Formulas 1-1 and 2,
R 1 is hydrogen or C 1 -C 30 alkyl;
R 2 is hydrogen, fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, haloC 1 -C 30 alkyl or C 1 -C 30 alkoxy;
R 3 and R 4 are each independently C 1 -C 30 alkyl, C 6 -C 30 aryl or C 3 -C 30 heteroaryl, wherein the aryl or heteroaryl is independently of each other fluorine, C 1 -C 30 alkyl and may be further substituted with one or more substituents selected from C 1 -C 30 alkoxy;
R 11 and R 12 are each independently hydrogen or C 1 -C 30 alkyl;
Het 1 to Het 3 are each independently a condensed ring including C 3 -C 30 heteroarylene or C 3 -C 30 heteroarylene, and Het 1 and Het 2 containing heteroarylene or heteroarylene Condensed rings are independently of each other halogen, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 1 -C 30 alkyl, C 1 -C 30 alkoxy, C 1 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 30 aryl, C 3 It may be further substituted with one or more substituents selected from -C 30 heteroaryl and combinations thereof, wherein Het 2 and Het 3 are different from each other;
a and b are each independently an integer of 0 or 1, wherein a+b=1;
m and n are real numbers satisfying 0<m<1 and 0<n<1 in terms of mole fraction, and m+n=1.
제 5항에 있어서,
상기 화학식1-1 및 화학식2의 상기 Het1 내지 Het3은 서로 독립적으로 퓨릴렌, 피롤릴렌, 피롤로닐렌, 티오페닐렌, 이미다졸릴렌, 피라졸릴렌, 티아졸릴렌, 티아디아졸릴렌, 이소티아졸릴렌, 이속사졸릴렌, 옥사졸릴렌, 옥사디아졸릴렌, 트리아진일렌, 테트라진일렌, 트리아졸릴렌, 테트라졸릴렌, 퓨라잔일렌, 피리딜렌, 피라진일렌, 피리미딘일렌, 피리다진일렌 및 이들의 조합에서 선택되는 헤테로아릴렌이거나, 상기 헤테로아릴렌을 포함하는 축합고리이고, 상기 Het1 및 Het2의 헤테로아릴렌 또는 축합고리는 서로 독립적으로 불소, 염소, 히드록시, 시아노, 카르복실산, C5-C30알킬, C5-C30알콕시, C5-C30알콕시카르보닐, C6-C12아릴, C3-C12헤테로아릴 및 이들 조합에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있는 것인, 공중합체.
6. The method of claim 5,
In Formulas 1-1 and 2, Het 1 to Het 3 are each independently furylene, pyrrolylene, pyrrolonylene, thiophenylene, imidazolylene, pyrazolylene, thiazolylene, thiadiazolylene , isothiazolylene, isoxazolylene, oxazolylene, oxadiazolylene, triazinylene, tetrazinylene, triazolylene, tetrazolylene, furazanylene, pyridylene, pyrazinylene, pyrimidinylene, It is a heteroarylene selected from pyridazinylene and combinations thereof, or a condensed ring including the heteroarylene, and the heteroarylene or condensed rings of Het 1 and Het 2 are each independently fluorine, chlorine, hydroxy, cyano, carboxylic acid, C 5 -C 30 alkyl, C 5 -C 30 alkoxy, C 5 -C 30 alkoxycarbonyl, C 6 -C 12 aryl, C 3 -C 12 heteroaryl and combinations thereof which may be further substituted with one or more substituents.
제 5항에 있어서,
상기 화학식1-1 및 화학식2의 상기 Het1 및 Het2는 서로 독립적으로 하기 구조1에서 선택되고, 상기 화학식2의 상기 Het3은 하기 구조2에서 선택되는 것인, 공중합체:
[구조1]
Figure 112020103819851-pat00071

Figure 112020103819851-pat00072

[구조2]
Figure 112020103819851-pat00073

Figure 112020103819851-pat00074

Figure 112020103819851-pat00075

Figure 112020103819851-pat00076

Figure 112020103819851-pat00077

Figure 112020103819851-pat00078

상기 구조1 및 구조2에서,
p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이고;
R은 수소 또는 C5-C30알킬이고;
R'는 수소, C5-C30알킬, C5-C30알콕시 또는 C5-C30알콕시카르보닐이고;
R"는 C5-C30알킬, C6-C12아릴 또는 C3-C12헤테로아릴이고, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 서로 독립적으로 불소, C5-C30알킬 및 C5-C30알콕시에서 선택되는 하나이상의 치환기로 더 치환될 수 있고;
X1 및 X2는 서로 독립적으로 수소, 불소 또는 C1-C4알콕시카르보닐이다.
6. The method of claim 5,
In Formulas 1-1 and 2, Het 1 and Het 2 are each independently selected from Structure 1, and Het 3 of Formula 2 is selected from Structure 2:
[Structure 1]
Figure 112020103819851-pat00071

Figure 112020103819851-pat00072

[Structure 2]
Figure 112020103819851-pat00073

Figure 112020103819851-pat00074

Figure 112020103819851-pat00075

Figure 112020103819851-pat00076

Figure 112020103819851-pat00077

Figure 112020103819851-pat00078

In Structure 1 and Structure 2,
p and q are independently of each other an integer of 0 or 1;
R is hydrogen or C 5 -C 30 alkyl;
R′ is hydrogen, C 5 -C 30 alkyl, C 5 -C 30 alkoxy or C 5 -C 30 alkoxycarbonyl;
R″ is C 5 -C 30 alkyl, C 6 -C 12 aryl or C 3 -C 12 heteroaryl, wherein the aryl or heteroaryl is independently of each other fluorine, C 5 -C 30 alkyl and C 5 -C 30 alkoxy It may be further substituted with one or more substituents selected from;
X 1 and X 2 are each independently hydrogen, fluorine or C 1 -C 4 alkoxycarbonyl.
제 1항에 있어서,
하기 구조3에서 선택되는, 공중합체:
[구조3]
Figure 112022007827697-pat00109

Figure 112022007827697-pat00110

Figure 112022007827697-pat00111

Figure 112022007827697-pat00112

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Figure 112022007827697-pat00119

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Figure 112022007827697-pat00128

Figure 112022007827697-pat00129

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Figure 112022007827697-pat00131

Figure 112022007827697-pat00132

Figure 112022007827697-pat00133

Figure 112022007827697-pat00134

Figure 112022007827697-pat00135

Figure 112022007827697-pat00136

Figure 112022007827697-pat00137

Figure 112022007827697-pat00138

상기 구조3에서,
EH는 2-Ethylhexyl 치환기를 의미하고;
m 및 n은 몰분율로 0<m<1, 0<n<1인 실수이고, m+n=1이다.
The method of claim 1,
A copolymer selected from the following structure 3:
[Structure 3]
Figure 112022007827697-pat00109

Figure 112022007827697-pat00110

Figure 112022007827697-pat00111

Figure 112022007827697-pat00112

Figure 112022007827697-pat00113

Figure 112022007827697-pat00114

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Figure 112022007827697-pat00116

Figure 112022007827697-pat00117

Figure 112022007827697-pat00118

Figure 112022007827697-pat00119

Figure 112022007827697-pat00120

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Figure 112022007827697-pat00122

Figure 112022007827697-pat00123

Figure 112022007827697-pat00124

Figure 112022007827697-pat00125

Figure 112022007827697-pat00126

Figure 112022007827697-pat00127

Figure 112022007827697-pat00128

Figure 112022007827697-pat00129

Figure 112022007827697-pat00130

Figure 112022007827697-pat00131

Figure 112022007827697-pat00132

Figure 112022007827697-pat00133

Figure 112022007827697-pat00134

Figure 112022007827697-pat00135

Figure 112022007827697-pat00136

Figure 112022007827697-pat00137

Figure 112022007827697-pat00138

In the above structure 3,
EH means a 2-Ethylhexyl substituent;
m and n are real numbers with 0<m<1 and 0<n<1 in mole fraction, and m+n=1.
제 8항에 있어서,
상기 공중합체는,
상기 m 및 n의 몰분율이 0<m≤0.5, 0.5≤n<1을 만족하는 것인, 공중합체.
9. The method of claim 8,
The copolymer is
Wherein the mole fractions of m and n satisfy 0<m≤0.5, 0.5≤n<1, the copolymer.
제 1항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 공중합체를 포함하는, 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물.10. A composition for forming an organic layer of an organic electronic device, comprising the copolymer according to any one of claims 1 to 9. 제 10항에 있어서,
상기 조성물은,
비플러렌계 화합물 및 용매를 더 포함하는 것인, 유기 전자 소자의 유기층 형성용 조성물.
11. The method of claim 10,
The composition is
A composition for forming an organic layer of an organic electronic device, which further comprises a non-fullerene-based compound and a solvent.
제 1항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 공중합체를 포함하는, 유기 전자 소자.10. An organic electronic device comprising the copolymer according to any one of claims 1 to 9. 제 12항에 있어서,
양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 유기층을 포함하며,
상기 유기층은 상기 공중합체 및 비플러렌계 화합물을 포함하는 것인, 유기 전자 소자.
13. The method of claim 12,
An anode, a cathode, and an organic layer disposed between the anode and the cathode,
The organic layer will include the copolymer and the non-fullerene-based compound, an organic electronic device.
제 12항에 있어서,
상기 공중합체는,
전자 공여체로 사용되는 것인, 유기 전자 소자.
13. The method of claim 12,
The copolymer is
An organic electronic device, which is used as an electron donor.
제 12항에 있어서,
상기 유기 전자 소자는,
유기 발광소자, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 감광체 드럼 및 유기 메모리소자에서 선택되는 것인, 유기 전자 소자.
13. The method of claim 12,
The organic electronic device,
An organic electronic device that is selected from an organic light emitting device, an organic solar cell, an organic transistor, an organic photosensitive drum, and an organic memory device.
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