TW201437248A - 共聚物及使用彼之太陽能電池 - Google Patents

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Abstract

本說明書提出一種共聚物、和一種包括一或多層含括該共聚物之有機材料層的有機太陽能電池。

Description

共聚物及使用彼之太陽能電池
本發明係關於共聚物及包括彼之有機太陽能電池。
本申請案聲明2012年12月10日在韓國智慧財產局提出申請之韓國專利申請案第10-2012-0143044號之優先權和權益，茲將該案全文以引用方式納入本文中。
有機太陽能電池是一種能夠藉由施用光伏打效應而直接將太陽能轉換成電能的裝置。太陽能電池可被分類成無機太陽能電池和有機太陽能電池，此取決於形成薄膜的材料。典型的太陽能電池係藉由摻混晶狀矽(Si)(其為無機半導體)經由p-n接頭製得。吸收光而產生的電子和電洞擴散至p-n接點並藉電場加速移動至電極。此程序中的電力轉變效能以供應至外部電路的電力和進入太陽能電池的太陽能之比定義，且當在目前標準化的假設太陽能照射條件下測定時，其效能達到約24%。但是，現有的無機太陽能電池已顯示經濟可行性及材料的要求和供應 有限制，因此，有機半導體太陽能電池因為易製造、低成本、和各種官能性而成為長期替代能源來源的焦點。
用於太陽能電池，重要的是提高效能以儘可 能自太陽能輸出更多的電能。欲提高此太陽能電池的效能，重要的是在半導體內部產生儘量多的激子，但是，亦重要的是將所產生的電荷無耗損地拉至外部。電荷耗損的原因之一是所產生的電子和電洞因為重新組合而消散。已提出各種方法以將產生的電子和電洞無耗損地輸送至電極，但是，大部分的情況中須要額外的程序並因此，會提高製造成本。
〔先前技術文件〕 〔專利文件〕
US專利案第5,331,183號
US專利案第5,454,880號
〔非專利文件〕
Two-layer organic photovoltaic cell(C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 48, 183.(1996))
Efficiencies via Network of Internal Donor-Acceptor Heterojunctions(G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science, 270, 1789.(1995))
本說明書的一個目的係提出一種具有極佳的電性質和極佳的光電轉換效能之共聚物，及包括彼之有機 太陽能電池。
本說明書的一個具體實施例中，提出一種共聚物，其包含藉以下化學式1至3中之任一者表示的A單元；藉以下化學式4表示的B單元；和藉以下化學式5表示的C單元：
化學式1至5中，w、x、y和z各自為0至2的整數；X1至X6和X2’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se和Te所組成之群組；Y1至Y3彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CR、N、SiR、P和GeR所組成之群組；R和R’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取 代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環；R1至R4和R7彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之 群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環；R5選自由氫；氘；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組；R6選自由氘；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代 的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組。
此外，本說明書提出一種有機太陽能電池，其包含第一電極；裝配於該第一電極反面的第二電極；和一或多層包括光活性層的有機材料層，其裝配於該第一電極和該第二電極之間，其中該一或多層有機材料層包括該共聚物。
本說明書之共聚物可作為有機太陽能電池之有機材料層的材料，且使用該共聚物之有機太陽能電池可展現關於開路電壓提高、效能提高等之極佳的特性。特別地，根據本說明書的一個具體實施例之共聚物可具有極佳的特性，因此該共聚物具有深的HOMO能階、小的能隙、和高電荷移動性之故。根據本說明書的一個具體實施例之共聚物可以單獨或以與其他材料之混合物用於有機太陽能電池中，且因為該化合物的熱安定性而可改良裝置的效能和壽命特性。
圖1為實例1之化合物的NMR光譜圖。
圖2為實例2之化合物的NMR光譜圖。
圖3為實例3之共聚物1經甲苯溶液進行過熱處理的膜相UV-Vis吸收光譜圖。
圖4為實例3之化合物的循環伏安法的圖。
圖5為實例4之共聚物2經甲苯溶液進行過熱處理的膜相UV-Vis吸收光譜圖。
圖6為實例4之化合物的循環伏安法的圖。
圖7為實例5之共聚物3經甲苯溶液進行過熱處理的膜相UV-Vis吸收光譜圖。
圖8為實例5之化合物的循環伏安法的圖。
圖9為使用根據製造例1製造的共聚物1之有機太陽能電池裝置之電流密度與太陽能電壓之關係圖。
圖10為使用根據製造例2製造的共聚物2之有機太陽能電池裝置之電流密度與太陽能電壓之關係圖。
圖11為使用根據製造例3製造的共聚物3之有機太陽能電池裝置之電流密度與太陽能電壓之關係圖。
下文中，將詳細說明本發明。
本申請案中，該共聚物係包括A單元、B單元和C單元之共聚物。
本說明書中，‘單元’是共聚物的單體中所含括之重複結構，且是指藉聚合反應而在聚合物中鍵結的單體結構。
本說明書的一個具體實施例中，A單元係化 學式1至3中之任一者。A單元包括單環和多環芳環基、或單環或多環雜芳環基。當含括A單元時，可提供如共軛長度提高、能隙降低、和電荷移動性提高之效果。
本說明書的一個具體實施例中，B單元係化學式4。化學式4包括多環芳環基或多環雜芳環基。當含括B單元時，展現吸引電子的效應，造成能階降低。
本說明書的一個具體實施例中，藉由將取代基引至B單元中，可提高溶解度。例如，當烷基引至B單元時，溶解度提高。
本說明書的一個具體實施例中，鹵基未引至B單元中。相關技術中，當藉由引入鹵基而塗覆時，試圖降低共聚物的能階並改變形態，但是，當含括鹵基時，因為溶解度降低而不利於溶解程序。用於本說明書的一個具體實施例中之包括B單元的共聚物，即使未引入鹵基，仍可得到適當能階和極佳的形態。此外，由於未引入鹵基，所以溶解度極佳並因此而有利於溶解程序。
本說明書的一個具體實施例中，C單元是化學式5。化學式5可包括多環芳醯亞胺基或脂族雜環醯亞胺基。當含括C單元時，因為C單元中含括的醯亞胺環部分具有吸引電子的能力，所以能階會降低。
本說明書的一個具體實施例中，可藉由將取代基引至C單元中而提高溶解度。例如，當烷基引至C單元中時，溶解度提高。
本說明書的一個具體實施例中，包括A單 元、B單元和C單元之共聚物具有低能階和極佳的電荷移動性，此由於具有提供電子的作用之A單元而具有吸引電子的作用之B或C單元重覆地存在之故。
本說明書的一個具體實施例中，X1至X4、X6和X2’彼此相同或不同且各自獨立地為S、O或Se。
另一具體實施例中，X1是S。
另一具體實施例中，X2是S。
另一具體實施例中，X2’是S。
另一具體實施例中，X3是S。
另一具體實施例中，X4是S。
本說明書的一個具體實施例中，藉化學式1至3表示的A單元係藉以下化學式11、21或31表示：
化學式11、21和31中，X1至X4、X2’、和R1至R4與化學式1至3中定義者相同，R1’具有與R1相同的定義，R2’具有與R2相同的定義，R3’具有與R3相同的定義，和R4’具有與R4相同的定義。
另一具體實施例中，X6是S。
另一具體實施例中，X5是NR。此情況中，R如前文所定義者。
另一具體實施例中，X5是S。
另一具體實施例中，Y1是N。
另一具體實施例中，Y2是N。
本說明書的一個具體實施例中，X5是NR或S，Y1和Y2是N，和R如前文所定義者。
本說明書的一個具體實施例中，R5和R6彼此相同或不同，且各自獨立地為羥基；或經取代或未經取代的烷氧基。
本說明書的一個具體實施例中，X5是NR或 S，Y1和Y2是N，R係如前文所定義者。R5和R6彼此相同或不同，且各自獨立地為羥基、或經取代或未經取代的烷氧基。
另一具體實施例中，R5和R6彼此相同或不同，且各自獨立地為羥基、或具1至20個碳原子之經取代或未經取代的直鏈或支鏈烷氧基。
本說明書的一個具體實施例中，R5和R6中之至少一者不是氫，因此，可得到適用於元素構成之溶解度的優點。
另一具體實施例中，X6是S、O或Se，Y3是N，和R7是氫、或經取代或未經取代的烷基。
另一具體實施例中，R7是氫，或具1至20個碳原子之經取代或未經取代的直鏈或支鏈烷基。
本說明書的一個具體實施例中，共聚物進一步包括D單元，其包括選自由經取代或未經取代的芳基和具3至30個環碳原子之經取代或未經取代的雜環基所組成之群組中之一、二或更多者。
本說明書中，環碳原子數是指形成脂環或芳環的碳原子數，且，當脂環或芳環經取代時，包括取代基的環碳原子數。
當環碳原子數是30或更低時，有利於單體合成，因此，其有效地減少程序步驟和降低材料的單位成本。此外，隨著環碳原子數的提高，在聚合物中提供電子的能力提高，藉此提高HOMO能階，因此，當製造裝置 時，可得到低開路電壓。當環碳原子數為30或更低時，在聚合物中可達到合宜的電子提供能力，藉此可達到合宜的HOMO能階。
本說明書的一個具體實施例中，提出一種共聚物，其中的D單元另包括以下化學式中之一、二或更多者。
a是0至4的整數，b是0至6的整數，c是0至8的整數，d和e各自為0至3的整數，R8至R11彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀 基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環；X7至X9彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se和Te所組成之群組；Y4至Y7彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CR、N、SiR、P和GeR所組成之群組；和R和R’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組。
本說明書的一個具體實施例中，以上所示化學式係經取代或未經取代的芳基或具3至30個環碳原子之經取代或未經取代的雜環基。
可以引入額外取代基，使得以上化學式的環碳原子數和以上化學式之取代基的環碳原子數之和為30或更低。 子；，其具有6個環碳原子；
例如，，其最多具有5個環碳原 和，其最多具有8個環碳原子；或 和，其最多具有10個環碳 原子，可經芳基(如苯基、聯苯基、三苯基、菧基、萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、稠四苯基、crycenyl、茀基、苊基、伸三苯基、或苯并苊基(fluoranthene group))取代，且可經雜環基(如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、二吡啶基、三基、吖啶基、吡基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯 并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、啡啉基或二苯并呋喃基等)取代，但取代基不限於此。
，其最多具有11個環碳原子；或 ，其最多具有12個環碳原子，可經芳 基(如苯基、聯苯基、三苯基、菧基、萘基、蒽基、菲基、芘基、稠四苯基、crycenyl、茀基、苊基、伸三苯基或苯并苊基)取代，且可經雜環基(如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、二吡啶基、三基、吖啶基、吡基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、啡啉基或二苯并呋喃基等)取代，但取代基不限於此。
另一實例中，和 ，其最多具有13個環碳原子，或 ，其最多具有14個環碳原子，可經芳基(如苯基、聯苯基、菧基、萘基、蒽基、菲基、芘基、茀基、苊基或苯并苊基)取代，且可經雜環基(如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、二吡啶基、三基、吖啶基、吡基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、啡啉基或二苯并呋喃基等)取代，但取代基不限於此。
另一實例中，，其最多 具有15個環碳原子；或和 ，其最多具有16個環碳原子， 可經芳基(如苯基、聯苯基、菧基、萘基、蒽基、菲基、茀基或苊基)取代，且可經雜環基(如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、二吡啶基、三基、吖啶基、吡基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、啡啉基或二苯并呋喃基等)取代，但取代基不限於此。
另一實例中， ，其最多具有19個環碳原子； ，其最多具有20個環碳原 子，可經芳基(如苯基或萘基)取代，且可經雜環基(如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、二吡啶基、三基、吡基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并噻吩基或苯并呋喃基)取代，但取代基不限於此。
此共聚物進一步包括含括以上所示化學式中之一、二或更多者之D單元時，可降低能階，或提高溶解 度。
下文將描述取代基的例子，但取代基不限於此。
本說明書中，烷基可為直鏈或支鏈，未特別限制碳原子數，但較佳地為1至20。其特定例子包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、三級丁基、戊基、己基、庚基等，但不限於此。
本說明書中，烯基可為直鏈或支鏈，雖未特別限制，碳原子數較佳地為2至40。其特定例子較佳地包括其芳基(如菧基或苯乙烯基)經取代的烯基，但不限於此。
本說明書中，烷氧基可為直鏈、支鏈、或環狀，雖未特別限制，碳原子數較佳地為1至20。彼等的特定例子包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、環戊氧基等，但不限於此。
本說明書中，未特別限制該環烷基，但其碳原子數較佳地為3至60，且環戊基或環己基為特別佳者。
本說明書中，鹵基可為氟、氯、溴或碘。
本說明書中，芳基可為單環，雖未特別限制，其碳原子數較佳地為6至60。芳基的特定例子包括單環狀芳基(如苯基、聯苯基、三苯基或四苯基)和多環狀芳基(如萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、稠四苯基、crycenyl、茀基、苊基、伸三苯基或苯并苊基)等，但不 限於此。
本說明書中，雜環基係包括O、N或S作為雜原子的雜環基，雖未特別限制，其碳原子數較佳地為2至60。該雜環基的例子包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、二吡啶基、三基、吖啶基、吡基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、啡啉基、二苯并呋喃基等，但不限於此。
本說明書中，未特別限制該醯亞胺基的碳原子數，但較佳地為1至25。其特定例子包括具有以下結構的化合物，但不限於此。
本說明書中，醯胺基中，醯胺基的氮可經氫、具有1至25個碳原子的直鏈、支鏈或環狀烷基、或具有6至25個碳原子的芳基一或二度取代。其特定例子包括具有以下結構的化合物，但不限於此。
本說明書中，酯基中，酯基的氧可經具有1 至25個碳原子的直鏈、支鏈或環狀烷基、或具有6至25個碳原子的芳基取代。其特定例子包括具有以下結構式的化合物，但不限於此。
本說明書中之雜芳基可選自前述雜環基的例子。
本說明書中，茀基具有兩個環狀有機化合物 經由一個原子連接的結構，且其例子包括 之類。
本說明書中，茀基包括開放的茀基結構，其中，開放的茀基具有經由一個原子連接的兩個環化合物之結構中，一個環化合物斷開的結構，且其例子包括 之類。
本說明書中，未特別限制胺基的碳原子數，但較佳地為1至30。胺基的特定例子包括甲胺基、二甲 胺基、乙胺基、二乙胺基、苯胺基、萘胺基、聯苯胺基、蒽胺基、9-甲基-蒽胺基、二苯胺基、苯基萘胺基、二甲苯胺基、苯基甲苯胺基、三苯胺基之類，但不限於此。
本說明書中，芳胺基的例子包括經取代或未經取代的單芳胺基、經取代或未經取代的二芳胺基、經取代或未經取代的三芳胺基。芳胺基中的芳基可為單環芳基、或多環芳基。包括二或更多個芳基的芳胺基可包括單環芳基、多環芳基、或同時包括單環芳基和多環芳基。
本說明書中，芳氧基、芳基亞硫醯基、芳基磺醯基、和芳烷胺基的芳基與前述芳基的例子相同。
本說明書中，烷基亞硫醯基、烷基磺醯基、烷胺基、和芳烷胺基中的烷基與前述烷基的例子相同。
本說明書中，雜芳胺基中的雜芳基可以選自前述雜環基的例子。
此外，本說明書中，“經取代或未經取代”是指藉選自由氘、鹵基、烷基、烯基、烷氧基、環烷基、矽基、芳基烯基、芳基、芳氧基、烷硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、硼基、烷胺基、芳烷胺基、芳胺基、雜芳基、咔唑基、芳胺基、芳基、茀基、腈基、硝基、羥基、和包括N、O和S原子中之一或多者的雜環基所組成之群組中之一或多個取代基進行取代作用，或沒有取代基。
本說明書中，兩個相鄰的取代基是指取代基取代相鄰的碳。
本說明書中，兩個相鄰的取代基彼此鍵結而 形成烴環或雜環是指相鄰的取代基各者彼此鍵結而形成5-員至8-員烴環或雜環。
烴環可為脂環、芳環或脂環和芳環之稠合環，且可為單環或多環。
雜環係包括N、O和S中之一或多者的環，且可為脂環、芳環、或脂環和芳環的稠合環，且可為單環或多環。
本說明書的一個具體實施例中，共聚物選自無規共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和星形嵌段共聚物。
另一具體實施例中，共聚物係交替共聚物。
另一具體實施例中，共聚物係無規共聚物。當共聚物係無規共聚物時，因為非晶狀性質，而在程序中之熱處理或老化不具強制性，所以具有關於時間和/或成本之經濟優點。
本說明書的一個具體實施例中，共聚物包括以下化學式6表示的結構。
化學式6中，l是莫耳分率且為0<l<1的實數； m是莫耳分率且為0<m<1的實數，且l+m=1；n是1至10,000的整數；A和A’彼此相同或不同，且各自獨立地為化學式1至3中之任一者；B是化學式4；和C是化學式5。
另一具體實施例中，共聚物包括以下化學式7表示的結構。
化學式7中，n是1至10,000的整數；A和A’彼此相同或不同，且各自獨立地為化學式1至3中之任一者；B是化學式4；和C是化學式5。
另一具體實施例中，除了A單元、B單元和C單元以外，共聚物另包括D單元。共聚物包括以下化學式8表示的結構。
[化學式8]
化學式8中，l是莫耳分率且為0<l<1的實數；m是莫耳分率且為0<m<1的實數；o是莫耳分率且為0o<1的實數，且l+m+o=1；n是1至10,000的整數；A和A’彼此相同或不同，且各自獨立地為化學式1至3中之任一者；B是化學式4；C是化學式5；D包括以下化學式中之一、二或更多者；
a、b、c、d、e、R8至R11、X7至X9、和Y4至Y7為前文所定義者。
本說明書的一個具體實施例中，相對於該共聚物的總含量，該A單元的含量大於或等於50莫耳%且 低於100莫耳%，相對於該共聚物的總含量，該B+C單元的含量大於0莫耳%且低於或等於50莫耳%，且該B單元相對於該C單元之比大於0.01且低於或等於1。
本說明書的一個具體實施例中，共聚物的末 端基團選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組。
本說明書的一個具體實施例中，共聚物的末端基團係雜環基或芳基。
本說明書的一個具體實施例中，共聚物的末端基團係4-(三氟甲基)苯基。
根據本說明書的一個具體實施例中，共聚物的數量平均分子量範圍較佳地由500至1,000,000克/莫耳。共聚物的數量平均分子量範圍較佳地由10,000至 100,000。本說明書的一個具體實施例中，共聚物的數量平均分子量範圍由30,000至70,000。
根據本說明書的一個具體實施例中，共聚物的分子量分佈範圍由1至100。較佳地，分子量的分佈範圍由1至3。
分子量分佈較低及數量平均分子量較高，電性質和機械性質較佳。
此外，數量平均分子量較佳地為100,000或更低以確保溶解度高於某些程度，以具有施用溶液塗覆法的優點。
共聚物可基於以下描述的製造例製造。
根據本說明書之共聚物可以使用多步驟化學反應製造。在經由烷化反應、格林納(Grignard)反應、鈴木(Suzuki)偶合反應、史提爾(Stille)偶合反應等合成單體之後，可經由碳-碳偶合反應(如史提爾偶合反應)合成最終共聚物。當待引入的取代基是硼酸或硼酸酯化合物時，可以使用鈴木偶合反應，而當待引入的取代基是三丁基錫化合物時，可以使用史提爾偶合反應，但是，製法不限於此。
此外，本說明書提出一種有機太陽能電池，其包括含括A單元、B單元和C單元之共聚物。
本說明書的一個具體實施例中，有機太陽能電池包括第一電極；裝配於該第一電極反面的第二電極；和一或多層包括光活性層的有機材料層，其裝配於該第一 電極和該第二電極之間，其中該一或多層有機材料層包括含括A單元、B單元和C單元之共聚物。
根據本說明書的一個實例中之有機太陽能電 池包括第一電極、光活性層和第二電極。有機太陽能電池可以進一步包括基板、電洞轉移層和/或電子轉移層。
本說明書的一個具體實施例中，有機材料層 包括電洞轉移層、電洞注入層、或同時轉移和注入電洞的層、和電洞轉移層、電洞注入層、或同時轉移和注入電洞並包括該共聚物的層。
另一具體實施例中，有機材料層包括電子注 入層、電子轉移層、或同時注入和轉移電子的層、和電子注入層、電子轉移層、或同時注入和轉移電子並包括該共聚物的層。
本說明書的一個具體實施例中，當有機太陽 能電池自外在光源接受光子時，在介於電子提供者和電子接收者之間產生電子和電洞。所產生的電洞經由電子提供層轉移至陽極。
本說明書的一個具體實施例中，有機太陽能 電池進一步包括額外的有機材料層。藉由使用同時具有數種功能的有機材料，該有機太陽能電池可降低有機材料層的數目。
本說明書的一個具體實施例中，有機太陽能 電池以陰極、光活性層和陽極的順序，或陽極、光活性層和陰極的順序裝配，但該裝配不限於此。
另一具體實施例中，有機太陽能電池可以陽 極、電洞轉移層、光活性層、電子轉移層和陰極的順序，或陰極、電子轉移層、光活性層、電洞轉移層和陽極的順序裝配，但其裝配不限於此。
另一具體實施例中，緩衝層可配備於光活性層和電洞轉移層之間，或於光活性層和電子轉移層之間。同時，可以進一步在陽極和電動轉移層之間裝配電洞注入層。此外，電子注入層進一步裝配於陰極和電子轉移層之間。
基板可包括具有極佳的透光性、表面平坦性、易操作性和耐水性之玻璃或透明塑膠基板，但不限於此，且可以無限制地使用基本上用於有機太陽能電池的基板。其特定例子包括玻璃、聚對酞酸乙二酯(PET)、聚萘酸乙二酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚醯亞胺(PI)、三乙醯基纖維素(TAC)之類，但不限於此。
本說明書的一個具體實施例中，第一電極係陽極，而第二電極係陰極。另一具體實施例中，第一電極係陰極，而第二電極係陽極。
作為陽極，功函數大的材料通常為較佳者，以使得電洞注入有機材料層順利進行。此外，可含括透明並具有極佳導電性的材料，但不限於此。可用於本說明書之陽極材料的特定例子包括金屬(如釩、鉻、銅、鋅、和金)或其合金；金屬氧化物，如氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)或氧化銦 鋅(IZO)；及金屬和氧化物之混合物，如ZnO：Al或SnO2：Sb；導電性聚合物，如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(伸乙-1,2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺之類，但不限於此。
作為陰極，功函數小的材料通常為較佳者， 以使得電子注入有機材料層順利進行。陰極材料的特定例子包括金屬，如鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、鎵、鋁、銀、錫和鉛，或其合金；及多層結構材料，如Al/Li、Al/BaF2、Al/BaF2/Ba、LiF/Al或LiO2/Al之類，但不限於此。
電洞轉移層和/或電子轉移層可包括能夠有效 率地將電子和電洞轉移至光活性層並藉此提高產生的電荷移動至電極之可能性的材料，但未特別限制材料。
電洞傳輸層材料可包括PEDOT：PSS(聚 (3,4-伸乙基diocy噻吩)摻混聚(苯乙烯磺酸))、鉬氧化物(MoOx)；釩氧化物(V2O5)；鎳氧化物(NiO)；和鎢氧化物(WOx)之類，但不限於此。
電子傳輸層可包括萃出電子的金屬氧化物， 且可特定地包括8-羥基喹啉的金屬錯合物；包括Alq3之錯合物；包括Liq之金屬錯合物；LiF；Ca；鈦氧化物(TiOx)；鋅氧化物(ZnO)；碳酸銫(Cs2CO3)等，但不限於此。
電洞注入材料較佳地為能夠於低電壓接受來 自陽極的電洞之材料，且，該電洞注入材料的最高被佔據 分子軌域(HOMO)較佳地介於該陽極的功函數和環繞有機層的HOMO之間的值。該電洞注入材料的特定例子包括金屬紫質、低聚噻吩、以芳基胺為基礎的有機材料、以六腈六氮雜三伸苯基為基礎的有機材料、以喹吖酮為基礎的有機材料、以芘為基礎的有機材料、蒽醌、以聚苯胺和以聚噻吩為基礎的導電聚合物等，但不限於此。
本說明書的一個具體實施例中，有機材料層 係光活性層，該光活性層包括選自由電子提供者和電子接受者所組成之群組中之一、二或更多者，而該電子接受者材料係共聚物。
本說明書的一個具體實施例中，該電子接受 者材料可包括富勒烯(fullerene)、富勒烯衍生物、Basso Coupe、半導體元素、半導體化合物、和其組合，且可特定地包括苯基C61-丁酸甲酯(PC61BM)或苯基C71-丁酸甲酯(PC71BM)。
光活性層中，電子提供者材料和電子接受者 材料可形成整體雜接點(BHJ)。電子提供者材料和電子接受者材料以1：10至10：1(重量/重量)的比混合。
本說明書的一個具體實施例中，作為光活性 層的光電轉換材料者包括化學式1的第一單元之共聚物和電子接受者以1：0.5至1：4的重量比混合。
同時，當富勒烯衍生物以0.5或更高的比與包 括本說明書之A單元、B單元和C單元之共聚物混合時，因為結晶的富勒烯衍生物含量不足，所以可以防止產生的 電子之移動發生阻礙，而當富勒烯衍生物的重量比為4或更低時，包括A單元、B單元和C單元之共聚物(其吸收光)的量相對合宜，因此，可達到有效吸收光的優點。
本說明書的一個具體實施例中，有機太陽能 電池的裝配順序可為陽極、光活性層和陰極，或順序可為陰極、光活性層和陽極，但其裝配不限於此。
另一具體實施例中，有機太陽能電池的裝配 順序可為陽極、電洞轉移層、光活性層、電子轉移層和陰極，或順序可為陰極、電子轉移層、光活性層、電洞轉移層和陽極，但其裝配不限於此。
本說明書之有機太陽能電池可以使用相關技 術已知的材料和方法製造，但有機材料層包括本說明書之化合物，即，包括A單元、B單元和C單元之共聚物。
下文中，將參照實例，詳細說明含括A單 元、B單元和C單元之共聚物之製法，及使用彼之有機太陽能電池之製法。但是，以下實例僅用於說明，本說明書之範圍不限於此。
實例1. 單體合成-1(2,5-雙(三甲基錫烷基)噻吩之合成)
在2,5-二溴噻吩(9.68克，40.0毫莫耳)置 於四氫呋喃(200毫升)中並溶於其中之後，溫度降至-78℃。於此溫度，溶於己烷(55毫升，88毫莫耳)中的1.6M正丁基鋰(n-BuLi)緩慢地加至其中，此混合物攪拌1小時。之後，溶於THF(100毫升，100毫莫耳)中的1M三甲基氯化錫立即加至其中，溫度提高至室溫，混合物攪拌12小時。此溶液倒入冰中，以二乙醚萃取三次，之後以水清洗三次，使用硫酸鎂(MgSO4)移除殘留的水。在真空下移除殘留的溶劑之後，此溶液以甲醇再結晶，得到白色固體。
產率：73.1%
圖1係實例1之化合物的NMR光譜圖。
實例2. 單體合成-2(2,5-雙-三甲基錫烷基-噻吩并[3,2-b]噻吩之合成)
在噻吩并[3,2-b]噻吩(1.5克，10.7毫莫耳)置於四氫呋喃(50毫升)中並溶於其中之後，溫度降至-78℃。於此溫度，溶於己烷(14.7毫升，23.52毫莫耳)中的1.6M正丁基鋰(n-BuLi)緩慢地加至其中，此混合物攪拌30分鐘。之後，溫度提高至0℃，混合物於此溫度攪拌1小時，溫度再度降至-78℃。溶於THF(26.7毫 升，26.7毫莫耳)中的1M三甲基氯化錫立即加至其中，溫度提高至室溫，混合物攪拌12小時。此溶液倒入冰中，以二乙醚萃取三次，之後以水清洗三次，使用硫酸鎂(MgSO4)移除殘留的水。在真空下移除殘留的溶劑之後，此溶液以甲醇再結晶，得到白色固體。
產率：63.5%
圖2係實例2之化合物的NMR光譜圖。
實例3. 聚合物聚合反應(共聚物1之聚合反應)
本說明書中，參考先前文獻(Wonho Lee,Hyosung Choi,Sungu Hwang,Jin Young Kim and Han Young Woo,Chem.Eur.J.18,2012,2551-2558)，製得4,7-二溴-5,6-雙(辛氧基)苯并[c]-1,2,5-噻二唑。本發明 中，參考先前文獻(Xugang Guo,Rocio Ponce Ortiz,Yan Zheng,Myung-Gil Kim,Shiming Zhang,Yan Hu,Gang Lu,Antonio Facchetti,and Tobin J.Marks,J.Am.Chem.Soc.133,2011,13685-13697)，製得1,3-二溴-5-十二碳烷基噻嗯[3,4-c]吡咯-4,6-二酮。
在微波反應瓶中，放置氯仿(15毫升)、2,5-雙(三甲基錫烷基)噻吩(1.2克，2.93毫莫耳)、4,7-二溴-5,6-雙(辛氧基)苯并[c]-1,2,5-噻二唑(0.8059克，1.46毫莫耳)、1,3-二溴-5-十二碳烷基噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(0.7018克，1.46毫莫耳)、參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3，80毫克)和三-(鄰-甲苯基)膦(107毫克)，此混合物於170℃反應1小時。混合物冷卻至室溫並倒入甲醇中之後，固體經過濾及之後以丙酮、己烷和氯仿進行Soxhlet萃取。氯仿部分再度在甲醇中沉澱，固體經過濾。
產率：44%
數量平均分子量：43,100克/莫耳
重量平均分子量：93,100克/莫耳
圖3係實例3之共聚物1經甲苯溶液進行熱處理之膜相UV-Vis吸收光譜圖。
圖3的膜相UV吸收光譜中，化合物以1重量%濃度溶於氯苯中，在此溶液滴在玻璃基板上之後，於1000rpm旋轉塗覆60秒的樣品於25℃、90℃、120℃和150℃熱處理，之後使用UV-Vis吸收光譜儀分析樣品。
圖4係實例3之化合物的循環伏安法的圖。
圖4的循環伏安法之測定中，使用三電極法(其中玻璃質碳工作電極、Ag/AgCl參考電極和Pt電極浸在電解質液(其中Bu4NBF4以0.1M濃度溶於乙腈)中)。化合物使用落膜鑄造法(drop casting method)塗覆在工作電極上。
實例4. 聚合物聚合反應(共聚物2之聚合反應)
在微波反應瓶中，放置氯仿(15毫升)、2,5-雙(三甲基錫烷基)噻吩(1.2克，2.93毫莫耳)、4,7-二溴-5,6-雙(辛氧基)苯并[c]-1,2,5-噻二唑(1.2089克，2.20毫莫耳)、1,3-二溴-5-十二碳烷基噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(0.3509克，0.73毫莫耳)、參(二苯亞甲 基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3，80毫克)和三-(鄰-甲苯基)膦(107毫克)，此混合物於170℃反應1小時。混合物冷卻至室溫並倒入甲醇中之後，固體經過濾及之後以丙酮、己烷和氯仿進行Soxhlet萃取。氯仿部分再度在甲醇中沉澱，固體經過濾。
產率：52%
數量平均分子量：26,400克/莫耳
重量平均分子量：73,900克/莫耳
圖5係實例4之共聚物2經甲苯溶液進行熱處理之膜相UV-Vis吸收光譜圖。
圖5的膜相UV吸收光譜中，化合物以1重量%濃度溶於氯苯中，在此溶液滴在玻璃基板上之後，於1000rpm旋轉塗覆60秒的樣品於25℃、60℃、90℃和120℃熱處理，之後使用UV-Vis吸收光譜儀分析樣品。
圖6係實例4之化合物的循環伏安法的圖。
圖6的循環伏安法之測定中，使用三電極法(其中玻璃質碳工作電極、Ag/AgCl參考電極和Pt電極浸在電解質液(其中Bu4NBF4以0.1M濃度溶於乙腈)中)。化合物使用落膜鑄造法塗覆在工作電極上。
實例5. 聚合物聚合反應(共聚物3之聚合反應)
在微波反應瓶中，放置氯仿(15毫升)、 2,5-雙-三甲基錫烷基-噻吩并[3,2-b]噻吩(0.6克，1.29毫莫耳)、4,7-二溴-5,6-雙(辛氧基)苯并[c]-1,2,5-噻二唑(0.3545克，0.644毫莫耳)、1,3-二溴-5-十二碳烷基噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(0.3086克，0.644毫莫耳)、參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3，35毫克)和三-(鄰-甲苯基)膦(47毫克)，此混合物於170℃反應1小時。混合物冷卻至室溫並倒入甲醇中之後，固體經過濾及之後以丙酮、己烷和氯仿進行Soxhlet萃取。氯仿部分再度在甲醇中沉澱，固體經過濾。
產率：48%
數量平均分子量：6,600克/莫耳
重量平均分子量：33,400克/莫耳
圖7係實例5之共聚物3經甲苯溶液進行熱處理之膜相UV-Vis吸收光譜圖。
圖7的膜相UV吸收光譜中，化合物以1重量 %濃度溶於氯苯中，在此溶液滴在玻璃基板上之後，於1000rpm旋轉塗覆60秒的樣品於25℃、60℃、90℃、120℃和150℃熱處理，之後使用UV-Vis吸收光譜儀分析樣品。
圖8係實例5之化合物的循環伏安法的圖。
圖8的循環伏安法之測定中，使用三電極法(其中玻璃質碳工作電極、Ag/AgCl參考電極和Pt電極浸在電解質液(其中Bu4NBF4以0.1M濃度溶於乙腈)中)。化合物使用落膜鑄造法塗覆在工作電極上。
有機太陽能電池之製造及其特性之測定
製造例1. 有機太陽能電池-1之製造
藉由將實例3製造的化合物和PCBM以1：2的比溶於氯苯(CB)中而製得複合溶液。此時，濃度調整為2.0重量%，所用有機太陽能電池之結構係ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構。經ITO塗覆的玻璃基板使用蒸餾水、丙酮和2-丙醇以超音波洗淨，在ITO表面經臭氧處理10分鐘之後，表面經PEDOT：PSS(baytrom P)旋轉塗覆至厚度為45奈米，之後於120℃熱處理10分鐘。用於光活性層之塗覆，化合物-PCBM複合溶液使用0.45微米的PP針筒濾器過濾，之後旋轉塗覆，之後使用熱蒸發器在3×10-8托耳的真空下，以Al沉積至200奈米厚度，結果製得有機太陽能電池。
製造例2. 有機太陽能電池-2之製造
藉由將實例4製造的化合物和PCBM以1：2 的比溶於氯苯(CB)中而製得複合溶液。此時，濃度調整為2.0重量%，所用有機太陽能電池之結構係ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構。經ITO塗覆的玻璃基板使用蒸餾水、丙酮和2-丙醇以超音波洗淨，在ITO表面經臭氧處理10分鐘之後，表面經PEDOT：PSS(baytrom P)旋轉塗覆至厚度為45奈米，之後於120℃熱處理10分鐘。用於光活性層之塗覆，化合物-PCBM複合溶液使用0.45微米的PP針筒濾器過濾，之後旋轉塗覆，之後使用熱蒸發器在3×10-8托耳的真空下，以Al沉積至200奈米厚度，結果製得有機太陽能電池。
製造例3. 有機太陽能電池-3之製造
藉由將實例5製造的化合物和PCBM以1：3 的比溶於氯苯(CB)中而製得複合溶液。此時，濃度調整為2.0重量%，所用有機太陽能電池之結構係ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構。經ITO塗覆的玻璃基板使用蒸餾水、丙酮和2-丙醇以超音波洗淨，在ITO表面經臭氧處理10分鐘之後，表面經PEDOT：PSS(baytrom P)旋轉塗覆至厚度為45奈米，之後於120℃熱處理10分鐘。用於光活性層之塗覆，化合物-PCBM複合溶液使用0.45微米的PP針筒濾器過濾，之後旋轉塗覆，之後使用熱蒸發器在3×10-8托耳的真空下，以Al沉積至200奈米厚度，結果製得有機太陽能電池。
比較例1. 有機太陽能電池-4之製造
藉由將P3HT和PCBM以1：1的比溶於1,2- 二氯苯(DCB)中而製得複合溶液。此時，濃度調整為1.0重量%至2.0重量%。所用有機太陽能電池之結構係ITO/PEDOT：PSS/光活性層/LiF/Al結構。經ITO塗覆的玻璃基板使用蒸餾水、丙酮和2-丙醇以超音波洗淨，在ITO表面經臭氧處理10分鐘之後，表面經PEDOT：PSS(baytrom P)旋轉塗覆至厚度為45公分，之後於120℃熱處理10分鐘。用於光活性層之塗覆，P3HT-PCBM複合溶液使用0.45微米的PP針筒濾器過濾，旋轉塗覆，於120℃熱處理5分鐘，及使用熱蒸發器在3×10-8托耳的真空下，以LiF沉積至7埃厚度及之後以Al沉積至200奈米厚度，結果製得有機太陽能電池。
<實驗例1>
製造例1至3和比較例1中製造的有機太陽 能電池在100毫瓦特/平方公分(AM 1.5)的條件下測定光電轉換特性，其結果示於以下的表1。
表1中，VOC代表開路電壓，JSC代表短路電 流，FF代表填充因子，而PCE代表能量轉變效能。在電壓-電流密度曲線的第四象限中，開路電壓和短路電流分別係X軸和Y軸截距，且隨著這兩個值的提高，太陽能電池效能較佳地提高。此外，填充因子係可在曲線內被多個短路電流和開路電壓所分隔之矩形的面積值。當這三個值除以照射光強度時，可定出能量轉換效能，且效能值較 高者較佳。
圖9為使用根據製造例1製造的共聚物1之有機太陽能電池裝置之電流密度與太陽能電壓之關係圖。
圖10為使用根據製造例2製造的共聚物2之有機太陽能電池裝置之電流密度與太陽能電壓之關係圖。
圖11為使用根據製造例3製造的共聚物3之有機太陽能電池裝置之電流密度與太陽能電壓之關係圖。

Claims (23)

  1. 一種共聚物，其包含：藉以下化學式1至3中之任一者表示的A單元；藉以下化學式4表示的B單元；和藉以下化學式5表示的C單元： 其中，化學式1至5中，w、x、y和z各自為0至2的整數；X1至X6和X2’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se和Te所組成之群組；Y1至Y3彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CR、N、SiR、P和GeR所組成之群組；R和R’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取 代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環；R1至R4和R7彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之 群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環；R5選自由氫；氘；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組；R6選自由氘；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代 的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組。
  2. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中X1至X4、X6和X2’彼此相同或不同，且各自獨立地為S、O或Se。
  3. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中藉化學式1至3中之任一者表示的A單元係藉以下化學式11、21或31表示： [化學式31] 其中，化學式11、21和31中，X1至X4、X2’、和R1至R4與化學式1至3中定義者相同；R1’具有與R1相同的定義；R2’具有與R2相同的定義；R3’具有與R3相同的定義；和R4’具有與R4相同的定義。
  4. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中X5是NR或S；Y1和Y2是N；和R係如申請專利範圍第1項中所定義者。
  5. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中R5和R6彼此相同或不同，且各自獨立地為羥基；或經取代或未經取代的烷氧基。
  6. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中X5是NR或S；Y1和Y2是N；R係如申請專利範圍第1項中所定義者；和R5和R6彼此相同或不同，且各自獨立地為羥基、或 經取代或未經取代的烷氧基。
  7. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中X6是S、O或Se；Y3是N；和R7是氫、或經取代或未經取代的烷基。
  8. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其進一步包含：D單元，其包括選自由經取代或未經取代的芳基和具3至30個環碳原子之經取代或未經取代的雜環基所組成之群組中之一、二或更多者。
  9. 如申請專利範圍第8項之共聚物，其中該D單元包括以下化學式中之一、二或更多者： a是0至4的整數；b是0至6的整數；c是0至8的整數；d和e各自為0至3的整數；R8至R11彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或 未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環；X7至X9彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se和Te所組成之群組；Y4至Y7彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CR、N、SiR、P和GeR所組成之群組；和R和R’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀 基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組。
  10. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其選自無規共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和星形嵌段共聚物。
  11. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其為無規共聚物。
  12. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其包括藉以下化學式6表示的結構： 其中，化學式6中，l是莫耳分率且為0<l<1的實數；m是莫耳分率且為0<m<1的實數，且l+m=1；n是1至10,000的整數；A和A’彼此相同或不同，且各自獨立地為化學式1至3中之任一者；B是化學式4；和C是化學式5。如申請專利範圍第1項之共聚物，其包括藉以下 化學式7表示的結構： 其中，化學式7中，n是1至10,000的整數；A和A’彼此相同或不同，且各自獨立地為化學式1至3中之任一者；B是化學式4；和C是化學式5。
  13. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其包括藉以下化學式8表示的結構： 其中，化學式8中，l是莫耳分率且為0<l<1的實數；m是莫耳分率且為0<m<1的實數；o是莫耳分率且為0o<1的實數，且l+m+o=1；n是1至10,000的整數； A和A’彼此相同或不同，且各自獨立地為化學式1至3中之任一者；B是化學式4；C是化學式5；D包括以下化學式中之一、二或更多者； a是0至4的整數；b是0至6的整數；c是0至8的整數；d和e各自為0至3的整數；R8至R11彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組，或者兩個相鄰的取代基彼此鍵結而形成烴環或雜環； X7至X9彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se和Te所組成之群組；Y4至Y7彼此相同或不同，且各自獨立地選自由CR、N、SiR、P和GeR所組成之群組；和R和R’彼此相同或不同，且各自獨立地選自由氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代的烷基；經取代或未經取代的環烷基；經取代或未經取代的烷氧基；經取代或未經取代的芳氧基；經取代或未經取代的烷基亞硫醯基；經取代或未經取代的芳基亞硫醯基；經取代或未經取代的烷基磺醯基；經取代或未經取代的芳基磺醯基；經取代或未經取代的烯基；經取代或未經取代的矽基；經取代或未經取代的硼基；經取代或未經取代的烷胺基；經取代或未經取代的芳烷胺基；經取代或未經取代的芳胺基；經取代或未經取代的雜芳胺基；經取代或未經取代的芳基；經取代或未經取代的茀基；經取代或未經取代的咔唑基；和經取代或未經取代之包括N、O和S原子的雜環基之一或多者所組成之群組。
  14. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中相對於該共聚物的總含量，該A單元的含量大於或等於50莫耳%且低於100莫耳%，相對於該共聚物的總含量，該B+C單元的含量大於或等於0莫耳%且低於50莫耳%，且該B單元相對於該C單元之比大於0.01且低於或等於1。
  15. 如申請專利範圍第1至15項中任一項之共聚 物，其中該共聚物的末端基團係4-(三氟甲基)苯基。
  16. 如申請專利範圍第1至15項中任一項之共聚物，其中該共聚物的數量平均分子量範圍由500至1,000,000克/莫耳。
  17. 如申請專利範圍第1至15項中任一項之共聚物，其中該共聚物的分子量分佈範圍由1至100。
  18. 一種有機太陽能電池，其包含：第一電極；裝配於該第一電極反面的第二電極；和一或多層包括光活性層的有機材料層，其裝配於該第一電極和該第二電極之間，其中該一或多層有機材料層包括如申請專利範圍第1至15項中任一項之共聚物。
  19. 如申請專利範圍第19項之有機太陽能電池，其中該有機材料層包括電洞轉移層、電洞注入層、或同時轉移和注入電洞的層、和電洞轉移層、電洞注入層、或同時轉移和注入電洞並包括該共聚物的層。
  20. 如申請專利範圍第19項之有機太陽能電池，其中該有機材料層包括電子注入層、電子轉移層、或同時注入和轉移電子的層、和電子注入層、電子轉移層、或同時注入和轉移電子並包括該共聚物的層。
  21. 如申請專利範圍第19項之有機太陽能電池，其中該有機材料層係光活性層，該光活性層包括選自由電子提供者和電子接受者所組成之群組中之一、二或更多者， 且該電子提供者係該共聚物。
  22. 如申請專利範圍第22項之有機太陽能電池，其中該電子提供者和該電子接受者形成整體雜接點(BHJ)。
  23. 如申請專利範圍第19項之有機太陽能電池，其進一步包含：由電洞注入層、電洞轉移層、電洞阻擋層、電荷產生層、電子阻擋層、電子注入層和電子轉移層所組成之群組中之一、二或更多個有機材料層。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6441196B2 (ja) * 2015-09-15 2018-12-19 株式会社東芝 ポリマーおよびそれを用いた太陽電池
US10211402B2 (en) 2016-05-11 2019-02-19 International Business Machines Corporation Dibromo-diiodo-dipolycyclic compound and electron acceptor molecules derived therefrom
US20210246261A1 (en) * 2017-07-07 2021-08-12 Phillips 66 Company Unsymmetrical benzothiadiazole-based random copolymers
US20210253797A1 (en) * 2017-07-07 2021-08-19 Phillips 66 Company Unsymmetrical benzothiadiazole-based random copolymers
US20210238356A1 (en) * 2017-07-07 2021-08-05 Phillips 66 Company Unsymmetrical benzothiadiazole-based random copolymers

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331183A (en) 1992-08-17 1994-07-19 The Regents Of The University Of California Conjugated polymer - acceptor heterojunctions; diodes, photodiodes, and photovoltaic cells
GB9726810D0 (en) 1997-12-19 1998-02-18 Zeneca Ltd Compounds composition & use
US8008421B2 (en) * 2006-10-11 2011-08-30 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic cell with silole-containing polymer
JP5359173B2 (ja) * 2007-12-05 2013-12-04 東レ株式会社 光起電力素子用電子供与性有機材料、光起電力素子用材料および光起電力素子
US8394917B2 (en) * 2009-07-02 2013-03-12 University Of Florida Research Foundation, Inc. Soluble alternating donor-acceptor conjugated polymer electrochromes
CN102549791B (zh) * 2009-08-28 2015-01-07 新加坡科技研究局 双极性聚合物半导体材料及有机电子器件
KR20120089655A (ko) 2009-09-04 2012-08-13 플렉스트로닉스, 인크 광기전력 전지 및 디케톤 기재 중합체를 비롯한, 유기 전자 소자 및 중합체
CN102762545B (zh) * 2010-02-15 2016-01-20 默克专利股份有限公司 半导体聚合物
JP2011168747A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Kyoto Univ 共役系高分子、該共役系高分子を用いた有機薄膜太陽電池
GB2492305B (en) * 2010-04-19 2019-06-12 Merck Patent Gmbh Polymers of benzodithiophene and their use as organic semiconductors
US9062152B2 (en) 2010-09-01 2015-06-23 Solvay Usa, Inc. Organic electronic devices, including organic photovoltaic devices, polymers, and monomers
KR101946076B1 (ko) 2010-09-02 2019-02-08 메르크 파텐트 게엠베하 신규한 광활성 폴리머를 함유하는 광기전 전지
KR20120052879A (ko) * 2010-11-16 2012-05-24 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 신규한 유기 전자재료용 화합물 및 이를 채용하고 있는 유기 전계 발광 소자
WO2012071641A1 (en) 2010-11-30 2012-06-07 National Research Council Of Canada Functionalized semiconducting polymers for use in organic photovoltaic devices
EP2652004A2 (en) 2010-12-15 2013-10-23 Plextronics, Inc. Fluoro monomers, oligomers, and polymers for inks and organic electronic devices
WO2012088698A1 (zh) 2010-12-30 2012-07-05 海洋王照明科技股份有限公司 一种光伏聚合物材料、其制备方法和应用
WO2013045014A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 Merck Patent Gmbh Conjugated polymers
TWI635111B (zh) * 2012-03-16 2018-09-11 馬克專利公司 共軛聚合物

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