TW201348285A - 有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池 - Google Patents

有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池 Download PDF

Info

Publication number
TW201348285A
TW201348285A TW101126645A TW101126645A TW201348285A TW 201348285 A TW201348285 A TW 201348285A TW 101126645 A TW101126645 A TW 101126645A TW 101126645 A TW101126645 A TW 101126645A TW 201348285 A TW201348285 A TW 201348285A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
group
unsubstituted
substituent
substituted
polymer
Prior art date
Application number
TW101126645A
Other languages
English (en)
Inventor
jun-wu Chen
Fei Huang
Jie Zhang
yong-xiang Zhu
Yao-An Mo
Jie Sun
Original Assignee
Au Optronics Corp
Au Optronics Suzhou Corp Ltd
Univ South China Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Au Optronics Corp, Au Optronics Suzhou Corp Ltd, Univ South China Tech filed Critical Au Optronics Corp
Publication of TW201348285A publication Critical patent/TW201348285A/zh

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

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

Abstract

提供一種有機半導體聚合物及一種包含此有機半導體聚合物之太陽能電池。有機半導體聚合物具有如化學式(1)所示的結構。□

Description

有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池
本發明是有關於一種有機半導體聚合物，特別是關於一種應用於太陽能電池之給體的有機半導體聚合物。
有機光電材料及其裝置由於其亮度高、重量輕、工作電壓低、裝置厚度較薄，以及可通過旋轉塗佈或噴墨列印等濕製程法加工方法製備，因此具有廣大的商業上應用的前景。
自美國柯達公司鄧青雲研究組[Tang C.W.；Van Slyke S.A.et.al；Appl.Phys.Lett.1987，51，913.]提出了有機小分子薄膜電致發光裝置，以及英國康橋大學R.H.Friend研究組[Burroughes J.H.；Bradley D.D.C.；Friend R.H；Holmes A.B.et al；Nature 1990，347，539.]提出了有機聚合物薄膜電致發光裝置以來，有機平板顯示技術取得巨大的進展。目前有機平板顯示技術已步入產業化階段，成為取代液晶顯示器的下一代產品。同時，有機太陽電池、有機場效應電晶體、有機生物以及化學感測器等有機光電領域也隨之蓬勃發展。
近年來，由於能源消耗與日俱增、煤、石油、天然氣等石化能源儲量有限以及對低碳環保的要求，使得以太陽能為代表的可再生潔淨能源越來越受到重視。然而，其中的有機太陽能電池的轉換效率仍有待改善。因此，需開發一種新穎的有機半導體材料，期能改善電荷傳輸能力，而 可進一步地提昇有機太陽能電池的效率。
本發明之一態樣是在提供一種有機半導體聚合物，其具有化學式(1)之化學結構。
化學式(1)中的HA為取代或無取代之C6-C50苯並噻二唑(benzothiadiazole)、取代或無取代之C6-C50苯並氧二唑(benzoxadiazole)、取代或無取代之C6-C50苯並硒二唑(benzoselenadiazole)、取代或無取代之C6-C72苯並三唑(benzotriazole)、具有噻吩基或芳基取代之喹喔啉(quinoxaline)、具有噻吩基或芳基取代之噻吩並吡嗪(thiophene-pyrazine)、取代或無取代之C6-C50噻唑基噻唑(thiazolyl thiazole)、噻唑並噻唑(thiazolothiazole)、取代或無取代之C8-C30異吲哚啉(isoindolinone)或取代或無取代之C6-C50二酮吡咯並吡咯(diketopyrrolopyrrole)。
化學式(1)中的R1、R2與R3相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基(linear alkyl)、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基(branched alkyl)、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基(cycloalkyl)及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、 羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
化學式(1)中的X為硫原子或氧原子。m為1至10000之整數。n為聚合度，2≦n≦4。a與b表示每一重複單位之莫耳比，0<a<1，0<b<1，a+b=1。
根據本發明一實施例，取代或無取代之C6-C50苯並噻二唑、取代或無取代之C6-C50苯並氧二唑、取代或無取代之C6-C50苯並硒二唑及取代或無取代之C6-C72苯並三唑具有化學式(2)之化學結構。
化學式(2)中的苯並噻二唑之Y系為硫原子。苯並氧二唑之Y系為氧原子。苯並硒二唑之Y系為硒原子。苯並三唑之Y系為-NR5。
上述R4與R5為相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子。
根據本發明一實施例，R4為C8-C12之烷氧基。
根據本發明一實施例，具有噻吩基或芳基取代之喹喔啉具有化學式(3)中其中一化學結構。
化學式(3)中的Y為硫原子、氧原子、硒原子、或-NR7。
上述R6與R7分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
Z為取代或無取代之噻吩基、取代或無取代之芳基，且X為硫原子。
根據本發明一實施例，Z具有化學式(4)中其中一化學結構。
化學式(4)中的R8、R9、R10與R11為相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
根據本發明一實施例，具有化學式(5)中其中一化學結構。
根據本發明一實施例，R8為氫，R9為C8之烷基。
根據本發明一實施例，具有化學式(6)中其中一化學結構。
根據本發明一實施例，R10為C8之烷基或C8之烷氧基，R11為氫。
根據本發明一實施例，具有噻吩基或芳基取代之噻吩並吡嗪具有化學式(7)之化學結構。
化學式(7)中的Z為取代或無取代之噻吩基、取代或無取代之芳基，且X為硫原子。
根據本發明一實施例，取代或無取代之C6-C50噻唑基噻唑具有化學式(8)之化學結構。
化學式(8)中的R12選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子。
根據本發明一實施例，噻唑並噻唑具有化學式(9)之化學結構，且X為硫原子。
根據本發明一實施例，取代或無取代之C8-C30異吲哚啉具有化學式(10)之化學結構。
化學式(10)中的R13選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。 並且，X為硫原子。
根據本發明一實施例，取代或無取代之C6-C50二酮吡咯並吡咯具有化學式(11)之化學結構。
化學式(11)中的R14選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子或氧原子。
根據本發明一實施例，提供一種太陽能電池，其包含透明基板、透明電極、有機半導體層和陰極。透明電極設置於透明基板上。有機半導體層設置於透明電極上，其中有機半導體層包含受體(acceptor)聚合物與上述之有機半導體聚合物。陰極設置於有機半導體層上。
根據本發明一實施例，受體聚合物為富勒烯衍生物(fullerene)。
根據本發明一實施例，富勒烯衍生物包含(6,6)-苯基-碳61-丁酸甲酯((6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester,PC61BM)以及(6,6)-苯基-碳71-丁酸甲酯((6,6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester,PC71BM)。
根據本發明一實施例，陰極為鋁(Al)與至少一選自下列材料所組成之群組所組成：鈣(Ca)、聚二己基6-(2,7-哢唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1,4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯(PCP-EP)、[(9,9-二辛基-2,7-芴)-交替-(9,9-雙(3’-N,N-二甲基胺)丙基)-2,7-芴](PFN)。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
本發明之一態樣是在提供一種含9-亞甲基芴結構的有機半導體聚合物，其具有如化學式(1)所示之化學結構。
此有機半導體聚合物是由9-亞甲基芴基團以及雜芳香環基團所組成，其可應用於有機光電裝置中，例如可用以作為太陽能電池中有機半導體層的給體(donor)材料，但不限於此。
9-亞甲基芴基團具有π-π堆積效應和良好的平面性，相較於9,9-烷基芴基團，9-亞甲基芴基團的平面性更 好，且可減少如化學式(1)所示之取代基R1的自由旋轉，因此，可降低因取代基旋轉對分子堆積造成的影響。此外，9-亞甲基芴基團可應用於需具有高遷移率的有機光電材料中。
富含電子的雜芳香環基團包含有五元雜芳香環基團及並合雜芳香環(fused heteroaromatic group)，雜芳香環基團與9-亞甲基芴基團是以共軛方式相連，由於此有機半導體聚合物為給體基團-受體基團交錯的聚合物，所以相較於一般的給體，此有機半導體聚合物的電荷傳輸能力較佳。
化學式(1)中的X為硫原子或氧原子，也就是說，五元雜芳香環基團為噻吩或呋喃。m為1至10000之整數。
並合雜芳香環以化學式(1)中的HA表示，其為取代或無取代之C6-C50苯並噻二唑(benzothiadiazole)、取代或無取代之C6-C50苯並氧二唑(benzoxadiazole)、取代或無取代之C6-C50苯並硒二唑(benzoselenadiazole)、取代或無取代之C6-C72苯並三唑(benzotriazole)、具有噻吩基或芳基取代之喹喔啉(quinoxaline)、具有噻吩基或芳基取代之噻吩並吡嗪(thiophene-pyrazine)、取代或無取代之C6-C50噻唑基噻唑(thiazolyl thiazole)、噻唑並噻唑(thiazolothiazole)、取代或無取代之C8-C30異吲哚啉(isoindolinone)或取代或無取代之C6-C50二酮吡咯並吡咯(diketopyrrolopyrrole)。
化學式(1)中的R1、R2與R3相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基(linear alkyl)、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基(branched alkyl)、具有至少一取代基或無取代之 C3-C22環烷基(cycloalkyl)及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
n為有機半導體聚合物的聚合度，且2≦n≦4。此聚合物可為交替共聚物。
a與b表示每一重複單位中9-亞甲基芴基團與雜芳香環基團的莫耳比，且0<a<1，0<b<1，a+b=1。
下述將分別說明並合雜芳香環基團的種類及其化學結構。
取代或無取代之C6-C50苯並噻二唑、取代或無取代之C6-C50苯並氧二唑、取代或無取代之C6-C50苯並硒二唑及取代或無取代之C6-C72苯並三唑具有如化學式(2)所示之化學結構。
化學式(2)中的苯並噻二唑之Y系為硫原子，苯並氧二唑之Y系為氧原子，苯並硒二唑之Y系為硒原子，苯並三唑之Y系為-NR5。
上述R4與R5為相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、 羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子。
在-實施例中，R4為C8-C12之烷氧基。
具有噻吩基或芳基取代之喹喔啉具有如化學式(3)中所示其中之一的化學結構。
化學式(3)中的Y為硫原子、氧原子、硒原子、或-NR7。
上述R6與R7分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
Z為取代或無取代之噻吩基、取代或無取代之芳基，且X為硫原子。
根據本發明一實施例，Z具有如化學式(4)中所示其中之一的化學結構。
化學式(4)中的R8、R9、R10與R11為相同或不同，其 分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
根據本發明一實施例，具有如化學式(5)中所示其中之一的化學結構。
在一實施例中，R8為氫，R9為C8之烷基。
根據本發明一實施例，具有如化學式(6)中所示其中之一的化學結構。
在一實施例中，R10為C8之烷基或C8之烷氧基，R11為氫。
具有噻吩基或芳基取代之噻吩並吡嗪具有如化學式(7)所示之化學結構。
化學式(7)中的Z為取代或無取代之噻吩基、取代或無取代之芳基，且X為硫原子。
取代或無取代之C6-C50噻唑基噻唑具有如化學式(8)所示之化學結構。
化學式(8)中的R12選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子。
噻唑並噻唑具有如化學式(9)所示之化學結構，且X為硫原子。
取代或無取代之C8-C30異吲哚啉具有如化學式(10)所示之化學結構。
化學式(10)中的R13選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代 之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子。
取代或無取代之C6-C50二酮吡咯並吡咯具有如化學式(11)所示之化學結構。
化學式(11)中的R14選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。並且，X為硫原子或氧原子。
下述將說明此有機半導體聚合物的合成方法。首先，以2,7-二溴芴I合成出具有二氧雜硼烷基的9-亞甲基芴IV，如化學反應式(1)所示。
2,7-二溴芴I可根據Renqiang Yang等人[Macromolecules,2003,36(20),pp.7453-7460]揭露的方法來製備。2,7-二溴芴I可先與氫氧化鈉反應，然後，與二硫化碳反應，待反應一段時間後，再與碘甲烷進行反應，而可合成出2,7-二溴-9-[雙(甲基亞磺醯基)亞甲基]芴II。
2,7-二溴-9-[雙(甲基亞磺醯基)亞甲基]芴II可與烷基溴化鎂(R1MgBr)之格里納試劑在四氯銅鋰的催化下進行親核取代反應，而合成出具有兩取代基R1的二溴-9-亞甲基芴III。烷基溴化鎂的R1與上述化學式(1)中的R1的定義相同。
具有兩取代基R1的二溴-9-亞甲基芴III在丁基鋰(BuLi)的催化下與二氧雜硼烷反應，而合成出具有二氧雜硼烷基的9-亞甲基芴IV。其中二氧雜硼烷的取代基R15、R16、R17、R18、R19和R20可為C1-C3的烷基。
然後，如化學反應式(2)所示，將具有二氧雜硼烷基的9-亞甲基芴IV與二溴雜芳香環化合物V在三(二亞苄基丙酮)二鈀(Pd2(dba)3)、三(鄰甲基)苯基磷(P(o-tol)3)與四乙基氫氧化銨的催化下反應，而合成出有機半導體聚合物VI。
二溴雜芳香環化合物V中的R2、R3、HA與X的定義與上述化學式(1)中的R2、R3、HA與X相同。
有機半導體聚合物VI中的n、a與b的定義與上述化學式(1)中的n、a與b的定義相同。
根據本發明一實施例，提供一種太陽能電池100，其包含透明基板110、透明電極120、有機半導體層130和陰極140，如第1圖所示。
透明基板110例如可為玻璃。透明電極120設置於透明基板110上，透明電極120作為陽極，其可例如為由銦錫氧化合物(ITO)所製成。
有機半導體層130作為活性層，其設置於透明電極120上。有機半導體層130包含受體(acceptor)聚合物與上述之有機半導體聚合物。也就是說，上述有機半導體聚合物作為給體。
在一實施例中，受體聚合物為富勒烯衍生物(fullerene)。例如可為(6,6)-苯基-碳61-丁酸甲酯((6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester,PC61BM)、(6,6)-苯基-碳71-丁酸甲酯((6,6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester,PC71BM)等。
陰極140設置於有機半導體層130上，陰極140可為金屬電極或金屬與有機物組成的電極。
在一實施例中，陰極由鋁(Al)，與至少一選自下列材料所組成之群組所組成：鈣(Ca)、聚二己基6-(2,7-哢唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1,4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯(PCP-EP)(化學式(12)為PCP-EP的重複單位)、[(9,9-二辛基-2,7-芴)-交替-(9,9-雙(3’-N,N-二甲基胺)丙基)-2,7-芴](PFN)(化學式(13)為PFN的重複單位)。
太陽能電池的作用機制如下。當陽光穿透透明基板110與透明電極120後，大部分的陽光被有機半導體層130吸收，而使電子由最高佔有軌道(HOMO)能階躍遷至最低未佔有軌道(LUMO)能階。換言之，電子轉換為激子(excitation)，其為一個單位的電子電洞對。然後，激子擴散至給體和受體的界面進行電荷分離。在界面的激子會因給體和受體間的能階差，而分離成電洞和自由電子。最後，在界面附近的電洞和自由電子藉由電場的作用力收集至電極，而形成光電流。
然而，一般而言，給體內的電子要漂移到給體和受體間的界面較為困難。因此，本發明之實施例使用給體基團-受體基團交錯的聚合物作為給體，以改善電荷傳輸的能力。並且，由於9-亞甲基芴基團具有良好的平面性，使聚合物在沉積時呈平面結構，而能夠提升電荷傳輸能力。因此，應用此聚合物於太陽能電池中，應可有效降低HOMO值，使電池的開路電壓(Voc)增加。
實施例
以下的實施例係用以詳述本發明之特定態樣，並使本發明所屬技術領域中具有通常知識者得以實施本發明。以 下的實施例不應用以限制本發明。
實驗例1：2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴的製備
在此提供2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴(6)的製備方法，其反應流程如化學反應式(3)所示。
(1)2,7-二溴-9-[雙(甲基亞磺酰基)亞甲基]芴(2)的製備
將6.48g(20mmol)2,7-二溴芴(1)置於250mL的三口瓶中，加入100mL的二甲基亞碸，攪拌溶解並且加熱到60℃。再加入6.4g氫氧化鈉(50%水溶液)，繼續反應2小時。然後冷卻至0℃，加入2.2mL之二硫化碳。反應2小時後，加入4mL碘甲烷，反應過夜。然後將反應液倒入到冰水中，加入50mL氨水，進行抽濾後再水洗。以四氫呋喃和乙醇進行重結晶，得到黃色固體7.62g，產率為89%。
(2)2,7-二溴-9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴(4)的製備
將4.28g(10mmol)2,7-二溴-9-[雙(甲基亞磺酰基)亞甲 基]芴(2)置於150mL的兩口瓶中，在氬氣保護下加入80mL的無水四氫呋喃。然後冷卻至-5℃，再加入3mL四氯銅鋰(0.1mol.L-1的四氫呋喃溶液)。隨後，滴加25mmol辛基溴化鎂(3)，在20分鐘內滴加完畢，繼續反應4小時，再將50mL 10%的氫氧化鈉水溶液倒入反應瓶中停止反應。將粗產物倒入500mL冰鹽水中，加入100mL的二氯甲烷萃取。然後水洗三次，以無水硫酸鎂乾燥，除去有機溶劑，矽膠過柱，得到淺黃色液體4.59g，產率82%。
2,7-二溴-9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴(4)的核磁共振氫譜(1H NMR,CDCl3,300 MHz)δ(ppm)：7.84(d,J=1.5 Hz,2H),7.57(d,J=8.1 Hz,2H),7.42(dd,J=1.6,8.1 Hz,2H),2.74-2.68(m,4H),1.73~1.71(m,4H),1.68~1.63(m,4H),1.55-1.32(m,16H),0.94-0.87(m,6H)。
(3)2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼烷-2-基)-9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴(6)的製備
將5.60g(10.0mmol)2,7-二溴-9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴(4)溶於150mL四氫呋喃(THF)中，在氬氣保護及-78℃下逐滴加入10.0mL丁基鋰(n-BuLi)(2.5molL-1)反應2小時。再加入10mL 2-異丙基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼烷(5)。然後溫度提升至室溫反應24小時。接著，將反應液倒入冰鹽水中，在攪拌下加入二氯甲烷，萃取，有機層用水洗，合併有機相。經硫酸鎂乾燥後，除去有機溶劑。以石油醚/乙酸乙酯混合溶劑為洗脫劑，矽膠過柱，得到白色固體4.84g，產率74%。
2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼烷-2-基)-
9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴(6)的核磁共振氫譜(1H NMR,CDCl3,300 MHz)δ(ppm)：8.24(s,2H),7.80(d,J=7.5 Hz,2H),7.75(d,J=7.5 Hz,2H),2.85~2.79(m,4H),1.76~1.71(m,4H),1.68~1.63(m,4H),1.38(s,24H),1.35~1.31(m,16H),0.92~0.87(m,6H)。
實驗例2：聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[5,8-二噻吩-2-基-2,3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉]}(簡寫為PAF8TT8Qx)的製備
在此提供聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[5,8-二噻吩-2-基-2,3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉]}(PAF8TT8Qx)的製備方法，其反應流程如化學反應式(4)所示。
5,8-二(5-溴噻吩-2-基)-2,3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉(7)按文獻[Jie Zhang,Wanzhu Cai,Fei Huang,et al.Macromolecules,2011,44(4),pp 894-901]製備。
將164mg(0.25mmol)實施例1的產物(6)、210mg(0.25mmol)5,8-二(5-溴噻吩-2-基)-2,3-二(5-辛基噻吩-2-基)喹喔啉(7)、9mg三(二亞苄基丙酮)二鈀(Pd2(dba)3)和18mg的三(鄰甲基)苯基磷(P(o-tol)3)置於50mL的兩口瓶中。在 氬氣保護下，加入2.2mL 20%的四乙基氫氧化胺、10mL甲苯和5mL四氫呋喃，回流反應24小時。然後，在氬氣保護下冷卻至室溫，滴入200mL甲醇中沈澱出聚合物。再用30ml甲苯溶解，用矽膠快速柱層析，將洗脫液濃縮，滴入丙酮中沈澱出聚合物，烘乾得180mg紅色固體，產率67%。聚合物PAF8TT8Qx的數目平均分子量(Mn)為15700，多分散指數(polydispersity index,PDI)為3.02。PDI定義為重量平均分子量(Mw)與數目平均分子量(Mn)間的比值(Mw/Mn)。
第2圖為聚合物PAF8TT8Qx的溶液和薄膜的紫外-可見光的吸收光譜，PAF8TT8Qx薄膜的光譜比相較於PAF8TT8Qx溶液的光譜產生明顯的紅位移，且在300-750nm皆有很好的吸收峰表現。並且具有明顯堆積效應而導致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子鍵之間的π-π鍵相互作用力強，有利於提升材料的電洞遷移率。
第3圖為聚合物PAF8TT8Qx用迴圈伏安法測的電化學圖，其氧化電位為0.42eV，聚合物PAF8TT8Qx的HOMO值為-5.22eV。
實驗例3：聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[5,8-二噻吩-2-基-2,3-二(4-辛基苯基)喹喔啉]}(簡寫為PAF8TP8Qx)的製備
在此提供聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[5,8-二噻吩-2-基-2,3-二(4-辛基苯基)喹喔啉]}(PAF8TP8Qx)的 製備方法，其反應流程如化學反應式(5)所示。
5,8-二(5-溴噻吩-2-基)-2,3-二(4-辛基苯基)喹喔啉(8)按文獻[Wendimagegn Mammo,Shimelis Admassie,et al.Sol.Energy Mater.Sol.Cells.2007,91(11),pp 1010-1018]製備。
將164mg(0.25mmol)實施例1的產物(6)、207mg(0.25mmol)5,8-二(5-溴噻吩-2-基)-2,3-二(4-辛基苯-1-基)喹喔啉(8)、9mg三(二亞苄基丙酮)二鈀和18mg的三(鄰甲基)苯基磷置於50mL的兩口瓶中。在氬氣保護下加入2.5mL 20%的四乙基氫氧化胺、10mL甲苯和5mL四氫呋喃，回流反應18小時。然後在氬氣保護下冷卻至室溫，滴入200mL甲醇中沈澱出聚合物。再用30ml鄰二氯苯溶解，用矽膠快速柱層析，將洗脫液濃縮，滴入甲醇中沈澱出聚合物，烘乾得208mg紅色固體，產率80%。聚合物PAF8TP8Qx的Mn為22200，多分散指數為2.29。
第4圖為聚合物PAF8TP8Qx的溶液和薄膜的吸收光譜，PAF8TP8Qx薄膜的光譜比相較於PAF8TP8Qx溶液的光譜產生明顯的紅位移，且在300-650nm皆有很好的吸收峰表現。並且具有明顯堆積效應而導致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子鍵之間的π-π鍵相互作用力強，有利於提升高材料的電洞遷移率，此外，在 500-600nm也有很強的吸收峰表現。
第5圖為聚合物PAF8TP8Qx用迴圈伏安法測的電化學圖，其氧化電位為0.64eV，聚合物PAF8TP8Qx的HOMO值為-5.44eV。
實驗例4：聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[5,8-二噻吩-2-基-2,3-二(4-辛氧基苯基)喹喔啉]}(簡寫為PAF8TPO8Qx)的製備
在此提供聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[5,8-二噻吩-2-基-2,3-二(4-辛氧基苯基)喹喔啉]}(PAF8TPO8Qx)的製備方法，其反應流程如化學反應式(6)所示。
5,8-二(5-溴噻吩-2-基)-2,3-二(4-辛氧基苯基)喹喔啉(9)按文獻[Zhicai He,Chen Zhang,Xiaofeng Xu,et al.Adv.Mater.2011,23(27),3086-3089]製備。
將164mg(0.25mmol)實施例1的產物(6)、215mg(0.25mmol)5,8-二(5-溴噻吩-2-基)-2,3-二(4-辛基苯-1-基)喹喔啉(9)、9mg三(二亞苄基丙酮)二鈀和18mg的三(鄰甲基)苯基磷置於50mL的兩口瓶中。在氬氣保護下注射器加入2.5mL 20%的四乙基氫氧化胺、10mL甲苯和5mL四氫呋喃，回流反應18小時。然後在氬氣保護下冷卻至室溫，滴 入200mL甲醇中沈澱出聚合物。再用30ml鄰二氯苯溶解，用矽膠快速柱層析，將洗脫液濃縮，滴入甲醇中沈澱出聚合物，烘乾得197mg紅色固體，產率72%。聚合物PAF8TPO8Qx的Mn為18700，多分散指數為2.38。
第6圖為聚合物PAF8TPO8Qx的溶液和薄膜的吸收光譜，PAF8TPO8Qx薄膜的光譜比相較於PAF8TPO8Qx溶液的光譜產生明顯的紅位移，在300-650nm皆有很好的吸收峰表現。並且有明顯堆積效應而導致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子鍵之間的π-π鍵相互作用力強，有利於提高材料的電洞遷移率。此外，在500-600nm也有很強的吸收峰表現。
第7圖為聚合物PAF8TPO8Qx用迴圈伏安法測的電化學圖，氧化電位為0.59eV，聚合物PAF8TPO8Qx的HOMO值為-5.39eV。
實驗例5：聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[4,7-二噻吩-2-基-(5,6-二辛氧基)-2,1,3-苯並噻二唑]}(簡寫為PAF8DBTO8)的製備
在此提供聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[4,7-二噻吩-2-基-(5,6-二辛氧基)-2,1,3-苯並噻二唑]}(簡寫PAF8DBTO8)的製備方法，其反應流程如化學反應式(7)所示。
4,7-二(5-溴噻吩-2-基)-5,6-二辛氧基-2,1,3-苯並噻二唑(10)按文獻[Ruiping Qin,Weiwei Li,Cuihong Li,et al.J.Am.Chem.Soc.,2009,131(41),pp 14612-14613]製備。
將164mg(0.25mmol)實施例1的產物(6)、179mg(0.25mmol)4,7-二(5-二溴-噻吩-2-基)-5,6-二辛氧基-2,1,3-苯並噻二唑(10)、8mg三(二亞苄基丙酮)二鈀和16mg的三(鄰甲基)苯基磷置於50mL的兩口瓶中。在氬氣保護下加入4mL20%的四乙基氫氧化胺、10mL甲苯和5mL四氫呋喃，回流反應60小時。然後在氬氣保護下冷卻至室溫，滴入200mL甲醇中沈澱出聚合物。再用30ml鄰二氯苯溶解，滴入甲醇中沈澱出聚合物，烘乾得168mg紅色固體，產率70%。聚合物PAF8DBTO8的Mn為28900，多分散指數為3.21。
第8圖為聚合物PAF8DBTO8的熱重量分析，由圖可知，聚合物PAF8DBTO8的分解溫度在400度以上，說明此材料的熱穩定性佳。
第9圖為聚合物PAF8DBTO8的溶液和薄膜的吸收光譜，PAF8DBTO8薄膜的光譜相較於PAF8DBTO8溶液的光譜產生明顯的紅位移，在300-650nm皆有很好的吸收峰表現。並且具有明顯堆積效應而導致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子鍵之間的π-π鍵相互作用力強，有利於提升材料的電洞遷移率。此外，在500-600nm也有很強的吸收峰表現。
第10圖為聚合物PAF8DBTO8用迴圈伏安法測的電化學圖，氧化電位為0.71eV，聚合物PAF8TPO8Qx的HOMO 值為-5.51eV。
實驗例6：聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[4,7-二噻吩-2-基-(5,6-雙十二烷氧基)-2,1,3-苯並噻二唑]}(簡寫為PAF8DBTO12)的製備
在此提供聚{9-(十七烷-9-亞基)-9H-芴-交替-5,5-[4,7-二噻吩-2-基-(5,6-雙十二烷氧基)-2,1,3-苯並噻二唑]}(簡寫PAF8DBTO12)的製備方法，其反應流程如化學反應式(8)所示。
4,7-二(5-溴噻吩-2-基)-5,6-雙十二烷氧基-2,1,3-苯並噻二唑(11)按文獻[Zheng Bang Lim,Bofei Xue,Swarnalatha Bomma,et al.J.Polym.Sci.,Part A：Polym Chem.2011,49(20),4387-4397]製備。
將164mg(0.25mmol)實施例1的產物(6)、207mg(0.25mmol)4,7-二(5-二溴-噻吩-2-基)-5,6-雙十二烷氧基-2,1,3-苯並噻二唑(11)、8mg三(二亞苄基丙酮)二鈀和16mg的三(鄰甲基)苯基磷置於50mL的兩口瓶中。在氬氣保護下加入4mL20%的四乙基氫氧化胺、10mL甲苯和5mL四氫呋喃，回流反應60小時。然後在氬氣保護下冷卻至室溫，滴入200mL甲醇中沈澱出聚合物。再用30ml鄰二氯苯溶解，滴入甲醇中沈澱出聚合物，烘乾得220mg紅色固 體，產率83%。聚合物PAF8DBTO12的Mn為46600，多分散指數為2.94。
第11圖為聚合物PAF8DBTO12的熱重量分析，由圖可知聚合物PAF8DBTO12的分解溫度在400度以上，說明此材料的熱穩定性佳。
第12圖為聚合物PAF8DBTO12的溶液和薄膜的吸收光譜，PAF8DBTO12薄膜的光譜相較於溶液的光譜產生明顯的紅位移，在300-650nm皆有很好的吸收峰表現。並且具有明顯堆積效應而導致的吸收峰，由此可知，此聚合物平面性非常好，分子鍵之間的π-π鍵相互作用力強，有利於提升材料的電洞遷移率。此外，在450-600nm也有很強的吸收峰表現。
第13圖為聚合物PAF8DBTO12用迴圈伏安法測的電化學圖，氧化電位為0.73 eV，聚合物PAF8TPO8Qx的HOMO值為-5.53 eV。
將上述實驗例2-6之特性測試結果列於表一中。
由表一可知，上述聚合物的Mn約為15000~47000，且多分散指數介於2~4之間。
由紫外-可見光吸收光譜可知，相較於溶液的吸收光譜，薄膜的共軛效應增強，因此產生吸收峰紅位移的現象。聚合物之較強的吸收波長範圍約介於300~750 nm之間。
由電化學圖可知，聚合物的氧化電位在0.4~0.8之間，且其計算出的HOMO值位在-5.2~-5.6之間。
實驗例7-12：含有機半導體聚合物之太陽能電池
實驗例7-12是將上述實驗例2-6之聚合物作為太陽能電池之有機半導體層中的一種給體材料。下述將說明太陽能電池的製作方式。
首先將氧化銦錫導電玻璃經超音波震盪清洗後，再利用氧氣電漿處理。然後將聚乙烯二氧基噻吩(PEDOT)塗佈在氧化銦錫導電玻璃上。接著，塗佈實施例2-6中所製得的聚合物與富勒烯衍生物PC71BM混合之溶液，以此作為活性層。其中聚合物與富勒烯衍生物配製的重量比例請參照表二。
在實驗例7-9中，是在活性層上蒸鍍一層約9 nm的鈣層，再蒸鍍一層鋁電極。
在實驗例10-11中，是在活性層上以塗佈的方式形成 一層{聚二己基6-(2,7-哢唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1,4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯}(PCP-EP)，再蒸鍍上一層鋁電極。
在實驗例12中，是在活性層上以塗佈的方式形成一層{聚[(9,9-二辛基-2,7-芴)-交替-(9,9-雙(3’-N,N-二甲基胺)丙基)-2,7-芴]}(PFN)，再蒸鍍上一層鋁電極。
將製備完成的太陽能電池在80mW/cm2(即相當於0.8個太陽的能量)的條件下，測試短路電流(Jsc)、開路電壓(Voc)、填充因子(FF)以及光電轉換效率(PCE)，其結果列於表二中。
由表二可知，包含上述聚合物的太陽能電池之光電轉換效率皆在2.12%以上。其中實驗例10-12的太陽能電池的效率更可達到5.03%以上。代表本有機半導體聚合物可 直接應用於太陽能電池中的給體材料。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧太陽能電池
110‧‧‧透明基板
120‧‧‧透明電極
130‧‧‧有機半導體層
140‧‧‧陰極
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種太陽能電池結構示意圖。
第2圖為聚合物PAF8TT8Qx的溶液和薄膜的吸收光譜圖。
第3圖為聚合物PAF8TT8Qx的電化學圖。
第4圖為聚合物PAF8TP8Qx的溶液和薄膜的吸收光譜圖。
第5圖為聚合物PAF8TP8Qx的電化學圖。
第6圖為聚合物PAF8TPO8Qx的溶液和薄膜的吸收光譜圖。
第7圖為聚合物PAF8TPO8Qx的電化學圖。
第8圖為聚合物PAF8DBTO8的熱重量分析圖。
第9圖為聚合物PAF8DBTO8的溶液的吸收光譜圖。
第10圖為聚合物PAF8DBTO8的電化學圖。
第11圖為聚合物PAF8DBTO12的熱重量分析圖。
第12圖為聚合物PAF8DBTO12的溶液的吸收光譜圖。
第13圖為聚合物PAF8DBTO12的電化學圖。
100‧‧‧太陽能電池
110‧‧‧透明基板
120‧‧‧透明電極
130‧‧‧有機半導體層
140‧‧‧陰極

Claims (18)

  1. 一種有機半導體聚合物，該聚合物具有化學式(1)之化學結構： 其中化學式(1)中的HA為取代或無取代之C6-C50苯並噻二唑(benzothiadiazole)、取代或無取代之C6-C50苯並氧二唑(benzoxadiazole)、取代或無取代之C6-C50苯並硒二唑(benzoselenadiazole)、取代或無取代之C6-C72苯並三唑(benzotriazole)、具有噻吩基或芳基取代之喹喔啉(quinoxaline)、具有噻吩基或芳基取代之噻吩並吡嗪(thiophene-pyrazine)、取代或無取代之C6-C50噻唑基噻唑(thiazolyl thiazole)、噻唑並噻唑(thiazolothiazole)、取代或無取代之C8-C30異吲哚啉(isoindolinone)或取代或無取代之C6-C50二酮吡咯並吡咯(diketopyrrolopyrrole)，R1、R2與R3相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基(linear alkyl)、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基(branched alkyl)、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基(cycloalkyl)及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組， X為硫原子或氧原子，m為1至10000之整數，n為聚合度，2≦n≦4，a與b表示每一重複單位之莫耳比，0<a<1，0<b<1，a+b=1。
  2. 如請求項1所述之聚合物，其中該取代或無取代之C6-C50苯並噻二唑、該取代或無取代之C6-C50苯並氧二唑、該取代或無取代之C6-C50苯並硒二唑及該取代或無取代之C6-C72苯並三唑具有化學式(2)之化學結構： 其中苯並噻二唑之Y系為硫原子，苯並氧二唑之Y系為氧原子，苯並硒二唑之Y系為硒原子，苯並三唑之Y系為-NR5，R4與R5為相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組， 且X為硫原子。
  3. 如請求項2所述之聚合物，其中R4為C8-C12之烷氧基。
  4. 如請求項1所述之聚合物，其中該具有噻吩基或芳基取代之喹喔啉具有化學式(3)中其中一化學結構： 其中Y為硫原子、氧原子、硒原子、或-NR7，R6與R7分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組，Z為取代或無取代之噻吩基、取代或無取代之芳基，且X為硫原子。
  5. 如請求項4所述之聚合物，其中Z具有化學式(4)中其中一化學結構： 其中R8、R9、R10與R11為相同或不同，其分別選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組。
  6. 如請求項5所述之聚合物，其中具有化學式(5)中其中一化學結構： 。
  7. 如請求項6所述之聚合物，其中R8為氫，R9為C8之烷基。
  8. 如請求項5所述之聚合物，其中具有化學式(6)中其中一化學結構： 。
  9. 如請求項8所述之聚合物，其中R10為C8之烷基或C8之烷氧基，R11為氫。
  10. 如請求項1所述之聚合物，其中該具有噻吩基或芳基取代之噻吩並吡嗪具有化學式(7)之化學結構： 其中Z為取代或無取代之噻吩基、取代或無取代之芳基，且X為硫原子。
  11. 如請求項1所述之聚合物，其中該取代或無取代之C6-C50噻唑基噻唑具有化學式(8)之化學結構： 其中R12選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯 基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組，且X為硫原子。
  12. 如請求項1所述之聚合物，其中該噻唑並噻唑具有化學式(9)之化學結構： 且X為硫原子。
  13. 如請求項1所述之聚合物，其中該取代或無取代之C8-C30異吲哚啉具有化學式(10)之化學結構： 其中R13選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組，且X為硫原子。
  14. 如請求項1所述之聚合物，其中該取代或無取代之C6-C50二酮吡咯並吡咯具有化學式(11)之化學結構： 其中R14選自由氫原子、具有至少一取代基或無取代之C1-C22直鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C1-C22支鏈烷基、具有至少一取代基或無取代之C3-C22環烷基及其組合所組成之群組，其中該取代基為選自一或多個由烯基、炔基、芳基、醚基、酯基、羰基、羧基、羫基、氰基、硝基、氨基和氟原子及其組合所組成之群組，且X為硫原子或氧原子。
  15. 一種太陽能電池，包含：一透明基板；一透明電極，設置於該透明基板上；一有機半導體層，設置於該透明電極上，其包含一受體(acceptor)聚合物與一請求項1至15任一項所述之有機半導體聚合物；以及一陰極，設置於該有機半導體層上。
  16. 如請求項15所述之太陽能電池，其中該受體聚合物為富勒烯衍生物(fullerene)。
  17. 如請求項16所述之太陽能電池，其中該富勒烯衍生物包含(6,6)-苯基-碳61-丁酸甲酯((6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester,PC61BM)以及(6,6)-苯基-碳71-丁酸甲酯((6,6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester,PC71BM)。
  18. 如請求項15所述之太陽能電池，其中該陰極為鋁(Al)與至少一選自下列材料所組成之群組所組成：鈣(Ca)、聚二己基6-(2,7-哢唑-9-基)己基磷酸酯-交替-1,4-2-[6-(磷酸二乙酯基)己氧基]-5-己氧基苯(PCP-EP)、[(9,9-二辛基-2,7-芴)-交替-(9,9-雙(3’-N,N-二甲基胺)丙基)-2,7-芴](PFN)。
TW101126645A 2012-05-30 2012-07-24 有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池 TW201348285A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201348285A true TW201348285A (zh) 2013-12-01

Family

ID=46944831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101126645A TW201348285A (zh) 2012-05-30 2012-07-24 有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池

Country Status (2)

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

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103833986B (zh) * 2012-11-27 2016-04-13 海洋王照明科技股份有限公司 含二噻吩吡咯-噻咯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用
CN103848969B (zh) * 2012-11-28 2016-03-30 海洋王照明科技股份有限公司 一种含噻唑并噻唑-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用
CN103865039A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 海洋王照明科技股份有限公司 含亚烷基芴与二噻吩并噻咯的共聚物及其制备方法和应用
CN103865044B (zh) * 2012-12-12 2016-04-27 海洋王照明科技股份有限公司 含环戊二烯二噻吩和苯并二(苯并硒二唑)单元的共聚物及其制备方法和应用
CN103897148A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 海洋王照明科技股份有限公司 含噻吩并噻吩单元的聚合物及其制备方法和太阳能电池器件
CN104004164B (zh) * 2013-02-27 2016-06-01 海洋王照明科技股份有限公司 含亚烷基芴与噻吩并[3,4-b]吡嗪聚合物及其制备方法和有机太阳能电池
CN104177343A (zh) * 2013-05-27 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 含苯并三唑单元的有机半导体材料及其制备方法和太阳能电池器件
CN104744675B (zh) * 2015-03-30 2017-10-20 华南理工大学 含6H–吡咯并[3,4–f]苯并三唑–5,7–二酮的共轭聚合物及其应用
CN105837799B (zh) * 2016-04-19 2018-04-03 中国科学院化学研究所 一类二羰基桥连吡咯并吡咯二酮聚合物及其制备方法与应用
CN105968329B (zh) * 2016-06-28 2019-05-14 华南理工大学 含1,2,5-苯并硒二唑-n-r1-5,6-二元羧酸酰亚胺的聚合物及其制法与应用
CN109651599B (zh) * 2017-10-12 2021-04-30 南方科技大学 一种p型聚合物半导体材料及其制备方法和应用
CN112592464B (zh) * 2020-10-27 2023-10-31 湖南文理学院 一种二维共轭2-氯苯基芴类共聚物光伏材料、制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100440572C (zh) * 2005-05-31 2008-12-03 华南理工大学 一种有机小分子或高分子顶发射发光器件
US9166167B2 (en) * 2009-08-28 2015-10-20 Agency For Science, Technology And Research P-type materials and organic electronic devices

Also Published As

Publication number Publication date
CN102718946A (zh) 2012-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. A fused-ring based electron acceptor for efficient non-fullerene polymer solar cells with small HOMO offset
TW201348285A (zh) 有機半導體聚合物及含有機半導體聚合物之太陽能電池
Li et al. Non-fullerene acceptors based on fused-ring oligomers for efficient polymer solar cells via complementary light-absorption
EP2828902B1 (en) Inert solution-processable molecular chromophores for organic electronic devices
CN110010765B (zh) 使用有机小分子半导体化合物的电子器件
CN108948327B (zh) 一种喹喔啉类共轭聚合物及其制备方法与其在聚合物太阳电池中的应用
Paramasivam et al. Small band gap D-π-A-π-D benzothiadiazole derivatives with low-lying HOMO levels as potential donors for applications in organic photovoltaics: a combined experimental and theoretical investigation
JP5425338B2 (ja) アントラセンとピアセレノール類とを含有する共重合体、その製造方法及びその応用
Dutta et al. Novel naphtho [1, 2-b: 5, 6-b′] dithiophene core linear donor–π–acceptor conjugated small molecules with thiophene-bridged bithiazole acceptor: design, synthesis, and their application in bulk heterojunction organic solar cells
CN102408547A (zh) 一种苯并二呋喃类共轭聚合物材料及其制备方法与应用
Du et al. Conjugated polymers with 2, 7-linked 3, 6-difluorocarbazole as donor unit for high efficiency polymer solar cells
Lee et al. Synthesis and photovoltaic property of donor–acceptor type conjugated polymer containing carbazole and 4, 7-dithiazolylbenzothiadiazole moiety utilized as a promising electron withdrawing unit
Busireddy et al. Dithienopyrrole-benzodithiophene based donor materials for small molecular BHJSCs: Impact of side chain and annealing treatment on their photovoltaic properties
Zhang et al. Solution processable donor–acceptor oligothiophenes for bulk-heterojunction solar cells
Ding et al. A novel naphthyl side-chained benzodithiophene polymer for efficient photovoltaic cells with a high fill factor of 75%
Wang et al. Perylene diimide arrays: promising candidates for non-fullerene organic solar cells
Wu et al. Star-Shaped Fused-Ring Electron Acceptors with a C 3 h-Symmetric and Electron-Rich Benzotri (cyclopentadithiophene) Core for Efficient Nonfullerene Organic Solar Cells
Chen et al. A non-fullerene acceptor with all “A” units realizing high open-circuit voltage solution-processed organic photovoltaics
Hu et al. Synthesis and photovoltaic properties of solution-processable star-shaped small molecules with triphenylamine as the core and alkyl cyanoacetate or 3-ethylrhodanine as the end-group
WO2012043401A1 (ja) 交互共重合ポリマー、及び有機光電変換素子
Cai et al. Effects of including electron-withdrawing atoms on the physical and photovoltaic properties of indacenodithieno [3, 2-b] thiophene-based donor–acceptor polymers: towards an acceptor design for efficient polymer solar cells
Liu et al. Synthesis and photovoltaic properties of A–D–A type non-fullerene acceptors containing isoindigo terminal units
Deng et al. Trifluoromethylated thieno [3, 4-b] thiophene-2-ethyl carboxylate as a building block for conjugated polymers
JP5612757B2 (ja) フルオレン類共重合体及びその製造方法並びにその使用
Ma et al. Effect of linear side-chain length on the photovoltaic performance of benzodithiophene-alt-dicarboxylic ester terthiophene polymers