TW201518336A - 共聚物及含有該共聚物的有機太陽能電池 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種共聚物及一種包括該共聚物的有機太陽能電池。

Description

共聚物及含有該共聚物的有機太陽能電池
本發明有關一種共聚物及一種包括該共聚物的有機太陽能電池。
本案主張在2013年7月15日於韓國智慧財產局申請的韓國申請案編號10-2013-0082942之優先權，該案之內容以引用方式併入本文。
有機太陽能電池為可藉由應用光電伏打效應直接將太陽能轉化率電能的裝置。太陽能電池可分成無機太陽能電池及有機太陽能電池兩類，視構成薄膜之材料而定。所製得之典型太陽能電池是藉由摻雜結晶矽(Si)而有所得的p-n接面，結晶矽為無機半導體。因吸光所生成之電子及電洞擴散至p-n接面點，且藉電場加速且移動至電極。此製程之能量轉化效率是定義為外部電路所給予之能量對餵入太陽能電池之能量的比值，在以目前標準化的虛擬太陽照射條件下測量時，最高達到24%。然而，因為相關業界中無機太陽能電池的經濟可行性及可取得材料已有所限 制，故可輕易加工且低價且具有各種功能的有機半導體太陽能電池就位在作為長期取代性能源的聚光燈下。
在太陽能電池中，重要的是增加效率，使得可自太陽能量輸出儘可能大量的電能。為了增高太陽能電池的效率，自半導體內部生成儘可能多的激子也很重要，而將所生成的電荷取出在不產生損失的情況下送到外界同樣重要。電荷損失的原因之一是所生成的電子及電洞因為重組而被消滅。作為在不產生損失的情況下傳送所生成之電子或電洞的方法，已有建議各種方法，但大部分方法都需要額外的製程，結果，可能增加製造成本。
發明之詳細說明
本發明之目的是提供一種共聚物及一種含有該共聚物的有機太陽能電池。
本發明之例示具體實施例提供一種共聚物，其包含：下式1所示之第一單元；及下式2所示之第二單元。
在式1及2中，l為實數，其為0<l<1之莫耳分率，m為實數，其為0<m<1之莫耳分率，且l+m=1，A及B彼此相異，且包括一或多種選自由以下組成之群組：直接鍵結、單環或多環經取代或未經取代二價雜環基；單環或多環經取代或未經取代二價芳族環狀基團；及稠合二價環，其中單環或多環雜環基團及單環或多環芳族環狀基團係經取代或未經取代，且R1至R8係彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；經取代或未經取代芳基；及經取代或未經取代雜環基團。
本發明之例示具體實施例提供一種有機太陽能電池，其含有第一電極；提供於與該第一電極相對處的第二電極；及具有配置於該第一電極與該第二電極之間的一或多層且含有光活性層的有機材料層，其中該有機材料層中之一或多層含有共聚物。
本發明共聚物可用以作為有機太陽能電池之有機材料層所使用的材料，而含有該共聚物的有機太陽能電池可展現增高開路電壓與短路電流及/或增加效率之優異特性。
此外，該聚合物之平面性及溶解度可藉由調整具有不同溶解度的第一單元與第二單元之比例而任意的調整，藉以製得高效率有機太陽能電池。
尤其，本發明例示具體實施例的共聚物具有深度HOMO水準、低值能帶隙及高電荷遷移率，因此可展現優異特性。本發明之例示具體實施例的聚合物可單獨使用或與其他材料混合使用，藉由該化合物之熱安定性，增進裝置之效率，且增進裝置之使用壽命特性。
101‧‧‧基板
102‧‧‧第一電極
103‧‧‧電洞傳輸層
104‧‧‧光活性層
105‧‧‧第二電極
圖1為說明本發明之例示具體實施例的有機太陽能電池之視圖。
圖2為說明本發明製備實施例1至6的有機太陽能電池之電流-電壓曲線的視圖。
圖3為說明本發明對照例1至2的有機太陽能電池之電流-電壓曲線的視圖。
[最佳模式]
下文中，詳細描述本發明。
本發明所使用之術語“單元”意指共聚物之單體中所包含的重複結構，其中該單體是藉聚合鍵結於該共聚物。
本發明所使用之術語“含有單元”意指包含於該共聚物的主鏈中。
本發明之例示具體實施例提供一種共聚物，其包含：式1所示之第一單元；及式2所示之第二單元。
本發明之例示具體實施例之第一單元與第二單元包含未經取代的噻吩基。此情況下，可預防其與位在第一單元及第二單元之噻吩附近的具有龐大體積之苯並二噻吩之立體阻礙，並預防主鏈結構偏斜。
在本發明例示具體實施例中，A與B之單元彼此相異。
在本發明例示具體實施例中，A及B彼此相異，且為下式中之一。
X1與X2為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se及Te，Y1至Y4為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由CR、N、SiR、P及GeR組成之群組，且R10至R13及R與R’為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺 基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；經取代或未經取代芳基；及經取代或未經取代雜環基團。
下文將描述取代基之實例，但不限於此。
本發明中，意指鍵結於共聚物主鏈之部分， 或鍵結於另一個取代基的部分。
本發明所使用之術語“經取代或未經取代”是意指經一或多個選自由以下組成之群組的取代基所取代：氘；鹵基；烷基；烯基；烷氧基；環烷基；矽基；芳基烯基；芳氧基；烷硫基；烷氧磺醯氧基；芳氧磺醯氧基；硼基；烷基胺基；芳烷基胺基；芳基胺基；雜芳基；咔唑基；芳基胺基；芳基；腈基；硝基；羥基；及雜環基團或不具取代基。
本發明中，鹵基之實例包括氟、氯、溴或碘。
本發明中，醯亞胺基之碳數未特別限制，但較佳是1至25。詳言之，醯亞胺基可為具有以下結構的化合物，但非受限於此。
本發明中，醯胺基之一個或兩個氮原子可經氫、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個碳原子的芳基所取代。詳言之，醯胺基可為具有以下結構式的化合物，但非受限於此。
本發明中，該烷基可為直鏈或支鏈，其碳數不特別限制，但以1至50較佳。其特定實例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、異丙基、丁基、正丁基、異丁基、第三丁基、第二丁基、1-甲基丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、環戊基甲基、環一百基甲基、辛基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、異己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，環烷基不特別限制，但較佳為具有3至60個碳原子的環烷基，而其特定實例包含環丙基、環丁基、環戊基、3-甲基環戊基、2,3-二甲基環戊基、環己基、3-甲基環己基、4-甲基環己基、2,3-二甲基環己基、 3,4,5-三甲基環己基、4-第三丁基環己基、環庚基、環辛基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，該烷氧基可為直鏈、支鏈或環狀。烷氧基不特別限制，但較佳為1至20。其特定實例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、異丙基氧基、正丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基、第二丁氧基、正戊基氧基、新戊基氧基、異戊基氧基、正己基氧基、3,3-二甲基丁基氧基、2-乙基丁基氧基、正辛基氧基、正壬基氧基、正癸氧基、苯甲氧基、對-甲基苯甲氧基及其類似物，但不限於此。
本發明中，該烯基可為直鏈或支鏈，其碳數不特別限制，但以2至40較佳。其特定實例包括乙烯基、1-丙烯基、異丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、丙烯基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-雙(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、茋基及苯乙烯基，但不限於此。在本發明中，該芳基可為單環芳基或多環芳基。此外，本發明中芳基可意指芳族環。
當芳基為單環芳基時，其碳數不特別限制，但較佳為6至25。單環芳基之特定實例包括苯基、聯苯基、聯三苯基及其類似物，但不限於此。
當芳基為多環芳基時，其碳數不特別限制，但較佳為10至24。多環芳基之特定實例包括萘基、蒽基、菲基、 芘基、苝基、基、茀基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，該茀基可經取代，兩取代基可彼此組合而形成螺旋結構。
當茀基經取代時，該茀基可為 及其類似物。然而， 組成不限於此。
在本發明中，矽基之特定實例包括三甲基矽基、三乙基矽基、第三丁基二甲基矽基、乙烯基二甲基矽基、丙基二甲基矽基、三苯基矽基、二苯基矽基、苯基矽基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，硼基之特定實例包括三甲基硼基、三乙基硼基、第三丁基二甲基硼基、三苯基硼基、苯基硼基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，該胺基之碳數不特別限制，但較佳為1至30。胺基之特定實例包括甲基胺基、二甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、苯基胺基、萘基胺基、聯苯基胺基、蒽基胺基、9-甲基-蒽基胺基、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二-甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、三苯基胺基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，芳基胺基之實例包括經取代或未經取代單芳基胺基、經取代或未經取代二芳基胺基或經取代或未 經取代三芳基胺基。該芳基胺基中之芳基可為單環芳基或多環芳基。該芳基所包含之二或多個芳基胺基可包括單環性芳基、多環芳基或單環芳基及多環芳基兩者。
該芳基胺基之特定實例包含苯基胺基、萘基胺基、聯苯基胺基、蒽基胺基、3-甲基-苯基胺基、4-甲基-萘基胺基、2-甲基-聯苯基胺基、9-甲基-蒽基胺基、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二-甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、咔唑基、三苯基胺基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，該雜環基團為具有一或多個雜原子以置換碳的雜環基團，且其碳數不特別限制，但較佳為2至60。雜環基團之實例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁二唑基、三唑基、吡啶基、聯吡啶基、嘧啶基、三基、三唑基、吖啶基、噠基、吡基、喹啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞基、吡啶並-嘧啶基、吡啶並-吡基、吡並-吡基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯並噁唑基、苯並咪唑基、苯並噻唑基、苯並咔唑基、苯並噻吩基、二苯並噻吩基、苯並呋喃基、菲繞啉基、噻唑基、異噁唑基、噁二唑基、噻二唑基、苯並噻唑基、吩噻基、二苯並呋喃基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，芳氧基、芳硫基、芳氧磺醯氧基及芳烷基胺基中之芳基係與前述芳基之實例相同。芳氧基之特定實例包含對-甲苯氧基、間-甲苯氧3,5-二甲基-苯氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、對-第三丁基苯氧基、3-聯苯氧基、 4-聯苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲基-1-萘氧基、5-甲基-2-萘氧基、1-蒽氧基、2-蒽氧基、9-蒽氧基、1-菲基、3-菲基、9-菲基及其類似物，芳硫基之實例包括苯基硫基、2-甲基苯基硫基、4-第三丁基苯基硫基及其類似物，而芳氧磺醯氧基之實例包括苯氧磺醯氧基、對-甲苯氧磺醯氧基及其類似物，但不限於此。
雜原子可為N、O及S中之一或多種，但不限於此。
在本發明中，雜芳基胺基中之雜芳基可選自前述雜環基團之實例。
在本發明中，該烷基胺基、烷硫基、烷氧磺醯氧基及其類似物中之烷基係與前述烷基實例相同。烷硫基之特定實例包括甲基硫基、乙基硫基、第三丁基硫基、己基硫基、辛基硫基及其類似物，而烷氧磺醯氧基之實例包括甲基氧磺醯氧基、乙基氧磺醯氧基、丙基氧磺醯氧基、丁基氧磺醯氧基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，兩相鄰取代基彼此結合以形成環的意思為相鄰基團彼此結合形成經取代或未經取代脂族烴環；經取代或未經取代芳族烴環；經取代或未經取代脂族雜環性環；或經取代或未經取代芳族雜環性環。
在本發明中，該脂族烴環意指僅由碳及氫原子構成之環，而其非芳族性之環。
在本發明中，芳族烴環之實例包括苯基、萘基、蒽基及其類似物，但不限於此。
在本發明中，該脂族雜環性環意指包含一或多個置換 碳之雜原子的脂族環。在本發明中，該芳族雜環性環意指包含一或多個置換碳之雜原子的芳族環。
在本發明中，該脂族烴環、芳族烴環、脂族雜環性環及芳族雜環性環可為單環或多環。
本發明例示具體實施例中，第二單元之溶解度大於第一單元。
詳言之，本發明例示具體實施例中，第二單元之溶解度大於第一單元，前者為後者之2至10倍。此情況下，最終共聚物之溶解度可藉由調整第一單元與第二單元之比例而任意調整。
本發明所使用之術語“單元之溶解度”意指各單元單體之溶液於室溫下之溶解度的測量值。
然而，在本發明例示具體實施例中，可實現溶解度之值，在所有溶液中所實現之溶劑值條件並非一定要滿足，只要滿足所選擇之一或兩種或多種溶液中之溶解度值條件即已足夠。
在本發明例示具體實施例中，該溶液為選自由以下組成之群組中的一或兩種或多種：氯化溶劑、甲苯、二甲苯、三甲基苯及四氫呋喃。
三甲基苯之實例包括1,2,4-三甲基苯、1,2,3-三甲基苯及其類似物，但不限於此。
在本發明例示具體實施例中，於氯苯溶液中之溶解度係意指在室溫條件下測得之氯苯溶解度。
本發明中氯化溶劑之實例包括氯仿、1,2-二氯苯、四 氯乙烷及其類似物，但不限於此。
在本發明例示具體實施例中，第二單元在選自由氯化溶劑、甲苯、二甲苯、三甲基苯及四氫呋喃(THF)組成之群組之溶液中的溶解度為第一單元在選自由氯化溶劑、甲苯、二甲苯、三甲基苯及四氫呋喃(THF)組成之群組之溶液中的溶解度之2至10倍。
在本發明例示具體實施例中，第二單元於氯苯溶液中之溶解度為第一單元於氯苯溶液中之溶解度的2至10倍。
根據本發明之例示具體實施例，藉由調整具有不同溶解度之第一單元及第二單元之莫耳分率l與m的比，可調整共聚物之平面性及/或溶解度，且可製得高效率有機太陽能電池。
根據本發明之例示具體實施例，包含第一單元及第二單元之共聚物在選自由氯化溶劑、甲苯、二甲苯、三甲基苯及四氫呋喃之溶液中在室溫時的溶解度為1mg/ml至200mg/ml。
在本發明例示具體實施例中，包含第一單元及第二單元之共聚物於室溫時在氯苯溶液中的溶解度於1mg/ml至200mg/ml。
在本發明例示具體實施例中，第一單元與第二單元之比例為1：4至4：1。
在本發明例示具體實施例中，第一單元與第二單元之比例為1：1。
在本發明例示具體實施例中，第一單元與第二單元之溶解度可藉由調整A及B或調整R1至R4及R5至R8之取代基而調成相異。
在本發明例示具體實施例中，第一單元與第二單元之溶解度可藉由使A及B彼此相異而加以調整。使A與B彼此相異可藉由使聚合物主鏈之A與B相異，或使對應於聚合物側鏈之A與B之取代基相異來加以調整。
在本發明例示具體實施例中，B之側鏈包含至少一個增加溶解度之取代基。
另一例示具體實施例中，B之側鏈包含具有1至40個碳原子的經取代或未經取代烷基、具有1至40個碳原子的經取代或未經取代烷氧基、具有1至40個碳原子的經取代或未經取代硫化基及羥基中之至少一者。
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，X1為S。
在本發明例示具體實施例中，Y1為N。
在本發明例示具體實施例中，Y2為N。
在本發明例示具體實施例中，Y3為CR。
在本發明例示具體實施例中，Y4為CR。
在本發明例示具體實施例中，R為氫。
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，Y1為N。
在本發明例示具體實施例中，Y2為N。
在本發明例示具體實施例中，Y3為CR。
在本發明例示具體實施例中，Y4為CR。
在本發明例示具體實施例中，R為氫。
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，X1為S。
在本發明例示具體實施例中，X2為NR。
在本發明例示具體實施例中，R為經取代或未經取代烷基。
本發明具體實施例中，R為辛基。
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，A為
在本發明例示具體實施例中，B為
在本發明例示具體實施例中，X1為S。
在本發明例示具體實施例中，Y1為N。
在本發明例示具體實施例中，Y2為N。
在本發明例示具體實施例中，Y3為CR。
在本發明例示具體實施例中，Y4為CR。
在本發明例示具體實施例中，R為經取代或未經取代烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R為十二烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，B為
在本發明例示具體實施例中，B為
在本發明例示具體實施例中，Y1為N。
在本發明例示具體實施例中，Y2為N。
在本發明例示具體實施例中，Y3為CR。
在本發明例示具體實施例中，Y4為CR。
在本發明例示具體實施例中，R為經取代或未經取代芳基。
在本發明例示具體實施例中，R為經取代或未經取代苯基。
在本發明例示具體實施例中，R為未經取代或經烷氧基取代的芳基。
在本發明例示具體實施例中，R為經辛氧基取代的苯基。
在本發明例示具體實施例中，B為
在本發明例示具體實施例中，式1所示之第一單元是由下式1-1至1-3表示。
在式1-1至1-3中，R1至R4、R及l是如同式1所定義者。
在本發明例示具體實施例中，式2所出示的第二單元為式2-1或2-2。
在式2-1及2-2中，R5至R8及m係與前文所定義者相同，且R15至R18為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；及經取代或未經取代雜環基團，或兩相鄰取代基可彼此結合形成環。
另一例示具體實施例中，R15至R18中至少一者為具有1至40個碳原子的經取代或未經取代烷基；具有1至40個碳原子的經取代或未經取代烷氧基；具有1至40個碳原子的經取代或未經取代硫化基；或羥基。
在本發明例示具體實施例中，該共聚物包含下式3所示之共聚物。
式3中，l、m、R1至R8、A及B係與前文所定義者相同，且n係為1至10,000之整數。
在本發明例示具體實施例中，R1為氫。
在本發明例示具體實施例中，R4為氫。
在本發明例示具體實施例中，R5為氫。
在本發明例示具體實施例中，R8為氫。
在本發明例示具體實施例中，R2為經取代或未經取代烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R2為經取代或未經取代支鏈烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R2為2-乙基-己氧基。
在本發明例示具體實施例中，R3為經取代或未經取代烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R3為經取代或未經取代支鏈烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R3為2-乙基-己氧基。
在本發明例示具體實施例中，R6為經取代或未經取代烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R6為經取代或未經取代支鏈烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R6為2-乙基-己氧基。
在本發明例示具體實施例中，R7為經取代或未經取代烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R7為經取代或未經取代支鏈烷氧基。
在本發明例示具體實施例中，R7為2-乙基-己氧基。
在本發明例示具體實施例中，包含第一單元及第二單元的共聚物為以下共聚物1至6中的任一者。
共聚物1至6，l、m及n係與前文所定義者相同。
在本發明例示具體實施例中，該共聚物為選自由任意共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物及星形嵌段共聚物組成之群組。
另一例示具體實施例中，該共聚物為交替共聚物。
在本發明例示具體實施例中，共聚物之末端基團為選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；及經取代或未經取代雜環基團。
在本發明例示具體實施例中，該共聚物之末端基團為 雜環基團或芳基。
在本發明例示具體實施例中，該共聚物之末端基團為4-(三氟甲基)苯基。
根據本發明之例示具體實施例該共聚物之數量平均分子量較佳為500g/mol至1,000,000g/mol。較佳者為該共聚物之數量平均分子量較佳為10,000至100,000。在本發明例示具體實施例中，共聚物之數量平均分子量為30,000至70,000。
根據本發明之例示具體實施例，共聚物可具有1至100之分子量分布。較佳，該共聚物具有1至3之分子量分布。
分子量分布愈低，數量平均分子量愈大，電性質及機械性質愈佳。
而且，數量平均分子量較佳為100,000或更低，以具有預定之溶解度或更大，因此可應用溶液施加方法。
共聚物可基於下述製備實施例來製備。
根據本發明共聚物可藉多階化學反應製備。單體可藉烷基化反應、Suzuk偶聯反應、Stille偶聯反應及其類似反應製備，隨後可藉諸如Stille偶聯反應之碳-碳偶聯反應製備最終共聚物。當待導入之取代基為硼酸或硼酸酯化合物時，該共聚物可藉Suzuki偶聯反應製備，當待導入之取代基為三丁基錫化合物時，該共聚物可藉Stille偶聯反應製備，但該共聚物之製備不限於此。
本發明之例示具體實施例提供一種有機太陽能電池， 其含有第一電極；提供於與該第一電極相對處的第二電極；及具有配置於該第一電極與該第二電極之間的一或多層且含有光活性層的有機材料層，其中該有機材料層中之一或多層含有共聚物。
本發明有機太陽能電池之例示具體實施例可具有圖1所說明之結構，但不限於此。
圖1說明有機太陽能電池之結構，其中依序層積基板101、第一電極102、電洞傳輸層103、光活性層104及第二電極105。
本發明之例示具體實施例的有機太陽能電池包含第一電極、光活性層及第二電極。該有機太陽能電池可進一步包含基板、電洞傳輸層及/或電子傳輸層。
在本發明例示具體實施例中，當該有機太陽能電池接收來自外部光源之光子時，在電子供體與電子受體之間生成電子與電洞。所生成之電洞經由電子供體層傳輸至陽極。
在本發明例示具體實施例中，該有機材料層包含電洞傳輸層、電洞注入層、或同時傳輸及注入電洞之層，且該電洞傳輸層、電洞注入層、或同時傳輸及注入電洞之層包含該共聚物。
另一例示具體實施例中，該有機材料層包含電子注入層、電子傳輸層或同時注入且傳輸電子之層，且該電子注入層、電子傳輸層或同時注入且傳輸電子之層包含該共聚物。
在本發明例示具體實施例中，當該有機太陽能電池接收來自外部光源之光子時，在電子供體與電子受體之間生成電子與電洞。所生成之電洞經由電子供體層傳輸至陽極。
在本發明例示具體實施例中，該有機太陽能電池進一步包含額外之有機材料層。該有機太陽能電池可使用同時具有各種功能的有機材料，以降低有機材料層的數目。
在本發明例示具體實施例中，該有機太陽能電池中，可依此順序配置陰極、光活性層及陽極，或可依此順序配置陽極、光活性層及陰極，但順序不限於此。
另一例示具體實施例中，於該有機太陽能電池中，可依此順序配置陽極、電洞傳輸層、光活性層、電子傳輸層及陰極，或可依此順序配置陰極、電子傳輸層、光活性層、電洞傳輸層及陽極，但順序不限於此。
再另一例示具體實施例中，可於光活性層與電洞傳輸層之間或於光活性層與電子傳輸層之間提供緩衝層。此情況下，可進一步於陽極與電子傳輸層之間提供電洞注入層。此外，可進一步於陰極與電子傳輸層之間提供電子注入層。
在本發明例示具體實施例中，該光活性層包含一種、兩種或更多種選自由電子供體及電子受體組成之群組者，而電子供體材料包含共聚物。
在本發明例示具體實施例中，該電子受體材料可選自由富勒烯、富勒烯衍生物、浴銅靈(bathocuproine)、半 導體元件、半導體化合物及其組合所組成之群組。詳言之，該電子受體材料可為苯基C61-丁酸甲酯(PC61BM)或苯基C71-丁酸甲酯(PC71BM)。
在本發明例示具體實施例中，該電子供體與該電子受體為塊材異質接面(BHJ)。該電子供體材料與電子受體材料於1：10至10：1之比例(w/w)下混合。
本發明基板可為具有優異之透明性、表面平滑度、操作簡易性及防水性的玻璃基板或透明塑料基板，但不限於此，只要基板為一般使用於有機太陽能電池的基板即可，並無限制。其特定實例包括玻璃、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚萘二甲酸伸乙酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚醯亞胺(PI)、三乙醯基纖維素(TAC)及其類似物，但不限於此。
陽極可為具有透明性及優異電導係數的材料，但不限於此。陽極材料之實例包含金屬，諸如釩、鉻、銅、鋅及金，或其合金；金屬氧化物，諸如氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO)；金屬氧化物之組合物，諸如ZnO：Al或SnO2：Sb；及導電性聚合物，諸如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(伸乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯及聚苯胺及其類似物，但不限於此。
用於形成陽極之方法不特別限制，但該陽極可藉由使用例如濺鍍、電子束、熱沈積、旋塗、網版印刷、噴黑印刷、刮刀或凹版印刷方法施加在基板之一表面或以薄膜形式塗覆而形成。
當於基板上形成陽極時，該形成可能被施以洗滌、除濕及親水性修飾的製程。
例如，當經圖案化之ITO基板依序以清潔劑、丙酮及異丙醇(IPA)洗滌，於100℃至150℃在熱板上加熱1至30分鐘乾燥，較佳係於120℃歷經10分鐘，以移除濕氣，完全洗滌，基板表面則經親水性修飾。
藉由前述表面修飾，接合表面潛在的保持適於光活性層表面電位的水準。此外，在修飾期間，可輕易形成聚合物薄膜，亦增進該薄膜之品質。
陽極預處理技術的實例包含a)使用平行板放電的表面氧化方法，b)經由於真空狀態下使用UV射線產生之臭氧將表面氧化的方法，c)使用藉由電漿製得之氧自由基將陽極氧化的方法，及其類似方法。
可視陽極或基板狀態選擇其中一種方法。然而，一般較佳的是防止陽極表面或基板表面上之氧脫離，並以最大能力抑制濕氣及有機基材殘留，不論使用哪一種方法都是如此。此情況下，可使預處理之實質效果達到最大。
作為特定實例，可使用以UV製得之臭氧來將表面氧化的方法。此情況下，在以超音波清洗後，經圖案化之ITO基板經烘烤且於熱板上充分乾燥後，導入艙內，隨後可藉由以啟動UV燈使用UV射線使氧氣反應製得的臭氧來清洗。
然而，本發明修飾經圖案化ITO基板表面的方法不需特別限制，只要該方法是將基板氧化的方法，皆可使用。
該陰極可為具有低值功函數的金屬，但不限於此。其特定實例包含金屬，諸如鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、釓、鋁、銀、錫及鉛，或其合金，及具有多層結構之材料，諸如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al：Li、Al：BaF2及Al：BaF2：Ba，但不限於此。
該陰極可在容許5 x 10-7托耳或更低之真空度的熱沈積裝置內沈積及形成，但不限於該方法。
電洞傳輸層及/或電子傳輸層材料用以有效的將分離之電子或電洞自光活性層傳輸至電極，該材料不特別限制。
該電洞傳輸層材料可為摻雜有聚(苯乙烯磺酸))、氧化鉬(MoOx)；氧化釩(V2O5)；氧化鎳(NiO)；及氧化鎢(WOx)；及其類似物的PEDOT：PSS(聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)，但不限於此。
該電洞傳輸層材料可為抽提電子的金屬氧化物，且可特別是8-羥基喹啉的金屬錯合物；包含Alq3之錯合物；包含Liq；LiF；Ca；氧化鈦(TiOx)；氧化鋅(ZnO)；碳酸銫(Cs2CO3)及其類似物的之金屬錯合物，但不限於此。
光活性層可藉由將光活性材料(諸如電子供體及/或電子受體)溶於有機溶劑中，隨後藉諸如旋塗、浸塗、網版印制、噴塗、刮板及刷塗之方法塗覆所形成之溶液而形成，但不限於此。
[最佳模式]
本發明共聚物之製備方法及包含該共聚物的有機太陽能電池的製造方法係詳細描述於以下製備實施例及實施例中。然而，以下實施例係用以說明本發明，但不限制本發明之範圍。
實施例1. 聚合物聚合(共聚物1之聚合)
在本發明中，參考先前技術文獻製備2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩(P.Morvillo,F.Parenti,R.Diana,C.Fontanesi,A.Mucci,F.Tassinari,L.Schenetti,Solar Energy Materials & Solar Cells 104,2012,45-52)。
在本發明中，參考先前技術文獻製備4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯並噻二唑(Q.Hou,Y.Xu,W.Yang,M.Yuan,J.Peng,Y.Cao,J.Mater.Chem.12,2002,2887- 2892)。
在本發明中，參考先前技術文獻製備4,7-雙(5-溴噻吩-2-基)-5,6-雙(十二烷氧基)苯並[c][1,2,5]噻二唑(C.H-Yang,Y.S-Chieh,C.C-Ti,C.C-Tsen,J.Mater.Chem.22,2012,21549-21559)。將5ml之氯苯、0.4g(0.5179mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩、0.1187g(0.2589mmol)之4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯並噻二唑、0.2141g(0.2589mmol)之4,7-雙(5-溴噻吩-2-基)-5,6-雙(十二烷氧基)苯並[c][1,2,5]噻二唑、14mg之Pd2(dba)3(三(二亞苄基丙酮)二鈀(0))及18mg之三-(鄰-甲苯基)膦置入微波反應器管瓶中，在170℃條件下反應1小時。混合物冷卻至室溫且倒入甲醇內之後，濾出固體且於甲醇、丙酮、己烷及氯仿中施加Soxhlet萃取，隨之再次於甲醇中沉澱氯仿部分，濾出固體。
產率：32%
數量平均分子量：15,000g/mol
重量平均分子量：36,200g/mol。
實施例2. 聚合物聚合(共聚物2之聚合)
在本發明中，參考先前技術文獻製備5,8-雙(5-溴噻吩-2-基)-2,3-雙(3-(辛氧基苯基)喹噁啉(D.Gedefaw,Y.Zhou,S.Hellstrom,L.Lindgren,L.M.Andersson,F.Zhang,W.Mammo,O.Inganas,M.R.Andersson,J.Mater.Chem.19,2009,5359-5363)。
將5ml之氯苯、0.4g(0.5179mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩、0.1187g(0.2589mmol)之4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯並噻二唑，0.2229g(0.2589mmol)之5,8-雙(5-溴噻吩-2-基)-2,3-雙(3-(辛氧基苯基)喹噁啉、14mg之Pd2(dba)3(三(二亞苄基丙酮)二鈀(0))及18mg之三-(鄰-甲苯基)膦置入微波反應器管瓶中，在170℃條件下反應1小時。混合物冷卻至室溫且倒入甲醇內之後，濾出固體且於甲醇、丙酮、己烷及氯仿中施加Soxhlet萃取，隨之再次於甲醇中沉澱氯仿部分，濾出固 體。
產率：28%
數量平均分子量：11,300g/mol
重量平均分子量：31,900g/mol。
實施例3. 聚合物聚合(共聚物3之聚合)
在本發明中，參考先前技術文獻製備5,8-雙(5-溴-2-噻吩基)喹噁啉(N.Blouin,A.Michaud.D,Gendron,S.Wakim,E.Blair,R.Neagu-Plesu,M.Belletes,G.Durocher,Y.Tao,M.Leclerc,J.Am.Chem.Soc.130,2008,732-742)。
將5ml之氯苯、0.4g(0.5179mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩、0.1171g(0.2589mmol)之5,8-雙(5-溴-2-噻吩基)喹噁啉、0.2141g(0.2589mmol)之4,7-雙(5-溴噻吩-2 基)-5,6-雙(十二烷氧基)苯並[c][1,2,5]噻二唑、14mg之Pd2(dba)3(三(二亞苄基丙酮)二鈀(0))及18mg之三-(鄰-甲苯基)膦置入微波反應器管瓶中，在170℃條件下反應1小時。混合物冷卻至室溫且倒入甲醇內之後，濾出固體且於甲醇、丙酮、己烷及氯仿中施加Soxhlet萃取，隨之再次於甲醇中沉澱氯仿部分，濾出固體。
產率：40%
數量平均分子量：19,500g/mol
重量平均分子量：64,000g/mol。
實施例4. 聚合物聚合(共聚物4之聚合)
將5ml之氯苯、0.4g(0.5179mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩、0.1171g(0.2589mmol)之5,8-雙(5-溴-2-噻吩基) 喹噁啉、0.2229g(0.2589mmol)之5,8-雙(5-溴噻吩-2基)-2,3-雙(3-(辛氧基苯基)喹噁啉、14mg之Pd2(dba)3(三(二亞苄基丙酮)二鈀(0))及18mg之三-(鄰-甲苯基)膦置入微波反應器管瓶中，在170℃條件下反應1小時。混合物冷卻至室溫且倒入甲醇內之後，濾出固體且於甲醇、丙酮、己烷及氯仿中施加Soxhlet萃取，隨之再次於甲醇中沉澱氯仿部分，濾出固體。
產率：55%
數量平均分子量：24,000g/mol
重量平均分子量：51,800g/mol。
實施例5. 聚合物聚合(共聚物5之聚合)
在本發明中，參考先前技術文獻製備1,3-二(2’-溴噻吩-5’基)-5-辛基thineno[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(A.Najari,S.Beaupre,P.Berrouard,Y.Zou,J.Pouliot,C.Lepage-Perusse,M.Leclerc,Adv.Funct.Mater.21,718-728)。
將5ml之氯苯、0.4g(0.5179mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩、0.1521g(0.2589mmol)之1,3-二(2’-溴噻吩-5’基)-5-辛基噻吩並[3,4-c]吡咯-4,6-二酮、0.2141g(0.2589mmol)之4,7-雙(5-溴噻吩-2基)-5,6-雙(十二烷氧基)苯並[c][1,2,5]噻二唑、14mg之Pd2(dba)3(三(二亞苄基丙酮)二鈀(0))及18mg之三-(鄰-甲苯基)膦置入微波反應器管瓶中，在170℃條件下反應1小時。混合物冷卻至室溫且倒入甲醇內之後，濾出固體且於甲醇、丙酮、己烷及氯仿中施加Soxhlet萃取，隨之再次於甲醇中沉澱氯仿部分，濾出固體。
產率：55%
數量平均分子量：31,100g/mol
重量平均分子量：80,000g/mol。
實施例6. 聚合物聚合(共聚物6之聚合)
將5ml之氯苯、0.4g(0.5179mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(2-乙基己氧基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩、0.1521g(0.2589mmol)之1,3-二(2’-溴噻吩-5’基)-5-辛基噻吩並[3,4-c]吡咯-4,6-二酮、0.2229g(0.2589mmol)之5,8-雙(5-溴噻吩-2基)-2,3-雙(3-(辛氧基苯基)喹噁啉、14mg之Pd2(dba)3(三(二亞苄基丙酮)二鈀(0))及18mg之三-(鄰-甲苯基)膦置入微波反應器管瓶中，在170℃條件下反應1小時。混合物冷卻至室溫且倒入甲醇內之後，濾出固體且於甲醇、丙酮、己烷及氯仿中施加Soxhlet萃取，隨之再次於甲醇中沉澱氯仿部分，濾出固體。
產率：55%
數量平均分子量：31,100g/mol
重量平均分子量：80,000g/mol。
有機太陽能電池之製備及特性測量 製備實施例1. 有機太陽能電池之製備-1
實施例1所製備之共聚物1與PC71BM溶於比例為1：2的氯苯(CB)中以製備複合溶液。此情況下，將濃度調至2.0wt%，製得具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構的有機太陽能電池。表層施有ITO之玻璃基板使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇進行超音波清洗，ITO表面以臭氧處理10min，以PEDOT：PSS(baytrom P)於45nm厚度下進行旋塗且於120℃執行熱處理5分鐘。塗覆光活性層時，以0.45μm PP注射濾器過濾共聚物1-PC71BM複合溶液且旋塗，於3×10-8托耳真空下使用熱蒸發器沈積厚度200nm的Al，以製得有機太陽能電池。
製備實施例2 有機太陽能電池之製備-2
實施例2所製備之共聚物2與PC71BM溶於比例為1：2的氯苯(CB)中以製備複合溶液。此情況下，將濃度調至2.0wt%，製得具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構的有機太陽能電池。表層施有ITO之玻璃基板使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇進行超音波清洗，ITO表面以臭氧處理10min，以PEDOT：PSS(baytrom P)於45nm厚度下進行旋塗且於120℃執行熱處理10分鐘。塗覆光活性層時，以0.45μm PP注射濾器過濾共聚物2-PC71BM複合溶液且旋塗，於3×10-8托耳真空下使用熱蒸發器沈積厚度200nm的Al，以製得有機太陽能電池。
製備實施例3. 有機太陽能電池之製備-3
實施例3所製備之共聚物3與PC71BM溶於比例為1：2的氯苯(CB)中以製備複合溶液。此情況下，將濃度調至2.0wt%，製得具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構的有機太陽能電池。表層施有ITO之玻璃基板使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇進行超音波清洗，ITO表面以臭氧處理10min，以PEDOT：PSS(baytrom P)於45nm厚度下進行旋塗且於120℃執行熱處理10分鐘。塗覆光活性層時，以0.45μm PP注射濾器過濾共聚物3-PC71BM複合溶液且旋塗，於3×10-8托耳真空下使用熱蒸發器沈積厚度200nm的Al，以製得有機太陽能電池。
製備實施例4. 有機太陽能電池之製備-4
實施例4所製備之共聚物4與PC71BM溶於比例為1：2的氯苯(CB)中以製備複合溶液。此情況下，將濃度調至2.0wt%，製得具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構的有機太陽能電池。表層施有ITO之玻璃基板使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇進行超音波清洗，ITO表面以臭氧處理10min，以PEDOT：PSS(baytrom P)於45nm厚度下進行旋塗且於120℃執行熱處理10分鐘。塗覆光活性層時，以0.45μm PP注射濾器過濾共聚物4-PC71BM複合溶液且旋塗，於3×10-8托耳真空下使用熱蒸發器沈積厚度200nm的Al，以製得有機太陽能電池。
製備實施例5. 有機太陽能電池之製備-5
實施例5所製備之共聚物5與PC71BM溶於比例為1：2的氯苯(CB)中以製備複合溶液。此情況下，將濃度調至2.0wt%，製得具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構的有機太陽能電池。表層施有ITO之玻璃基板使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇進行超音波清洗，ITO表面以臭氧處理10min，以PEDOT：PSS(baytrom P)於45nm厚度下進行旋塗且於120℃執行熱處理10分鐘。塗覆光活性層時，以0.45μm PP注射濾器過濾共聚物5-PC71BM複合溶液且旋塗，於3×10-8托耳真空下使用熱蒸發器沈積厚度200nm的Al，以製得有機太陽能電池。
製備實施例6. 有機太陽能電池之製備-6
實施例6所製備之共聚物6與PC71BM溶於比例為1：2的氯苯(CB)中以製備複合溶液。此情況下，將濃度調至2.0wt%，製得具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al結構的有機太陽能電池。表層施有ITO之玻璃基板使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇進行超音波清洗，ITO表面以臭氧處理10min，以PEDOT：PSS(baytrom P)於45nm厚度下進行旋塗且於120℃執行熱處理10分鐘。塗覆光活性層時，以0.45μm PP注射濾器過濾共聚物5-PC71BM複合溶液且旋塗，於3×10-8托耳真空下使用熱蒸發器沈積厚度200nm的Al，以製得有機太陽能電池。
[對照例1]
在如同製備實施例1至6的條件下製得有機太陽能電池，不同處是共聚物7與PC71BM是於1：2比例下溶於氯苯(CB)中。
[對照例2]
在如同製備實施例1至6的條件下製得有機太陽能電池，不同處是共聚物8與PC71BM是於1：2比例下溶於氯苯(CB)中。
<試驗例1>
在100mW/cm2(AM 1.5)條件下測量製備實施例1至6及對照例1及2製得之有機太陽能電池的光電轉換特性，結果出示於下表1。
表1中，總厚度意指該有機太陽能電池中活性層的厚度，Voc意指開路電壓，Jsc意指短路電流，FF意指填充因子，且PCE意指能量轉換效率。開路電壓及短路電流個別為電壓-電流密度曲線於第四象限之X軸及Y軸的截距，當兩值變高時，太陽能電池效率依期望的增加。此外，填充因子為曲線內可繪出之矩形的面積除以短路電流與開路電壓之乘積所得的值。當該三值除以所照射光之強度時，可得到能量轉換效率，且以較高值為佳。
在對照例1及2中所使用的共聚物7及8中個別將己基導入噻吩內，個別與製備實施例1及2中所使用的共聚物1及2比較。當該基團導入該有機太陽能電池內時，可見到開路電壓、短路電壓及FF皆如表1所示般的降低，因此，顯示整體裝置效率低。可預測烷基導入噻吩內，以位在鄰近處具有龐大結構的苯並二噻吩造成空間位阻，在主鏈結構傾斜下妨礙有效之分子內電荷傳輸，且防礙聚合物主鏈間之堆疊，造成短路，而自7至8mA/cm2之值降至~3mA/cm2之值，且FF自~60降至~30，而HOMO能階之絕對值因為推電子效應而降低，結果，裝置之開路電壓自~0.6降至~0.3。然而，因為前述結果為反應具有界面之各材料層的效果之結果，故前文所提及者並非效率下降的唯一原因。
圖2為說明本發明製備實施例1至6的有機太陽能電池之電流-電壓曲線的視圖。
圖3為說明本發明對照例1至2的有機太陽能電池之 電流-電壓曲線的視圖。
<試驗例2>
製備實施例1至6中所使用之各單體在室溫下於氯苯中的溶解度出示於下表2。
<試驗例3>
藉由改變製備實施例1第一單元與第二單元之比值所製備的共聚物在室溫於氯苯中之溶解度出示於下表3中。
<試驗例4>
藉由改變製備實施例1第一單元與第二單元之比值所製備的共聚物在室溫於1,2,4-三甲基苯中之溶解度出示於下表4中。

Claims (20)

  1. 一種共聚物，其包含：下式1所示之第一單元；及下式2所示之第二單元； 在式1及2中，l為實數，其為0<l<1之莫耳分率，m為實數，其為0<m<1之莫耳分率，且l+m=1，A及B彼此相異，且包含一或多個選自由以下組成之群組：直接鍵結、單環或多環經取代或未經取代二價雜環基；單環或多環經取代或未經取代二價芳族環狀基團；及稠合二價環，其中單環或多環雜環基團及單環或多環芳族環狀基團係經取代或未經取代，且R1至R8係彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基； 醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；經取代或未經取代芳基；及經取代或未經取代雜環基團。
  2. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中A及B彼此相異，且為以下各式中之任一式： X1及X2為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se及Te組成之群組，Y1至Y4為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由 CR、N、SiR、P及GeR組成之群組，且R10至R13及R與R’為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；經取代或未經取代芳基；及經取代或未經取代雜環基團。
  3. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中該第二單元之溶解度大於第一單元。
  4. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中該第二單元之溶解度較第一單元大且前者為後者之2至10倍。
  5. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中包含第一單元與第二單元之共聚物在選自由氯化溶劑、甲苯、二甲苯、三甲基苯及四氫呋喃所組成之群組的溶液中的溶解度在室溫下為1mg/ml至200mg/ml。
  6. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中包含第一單元與第二單元之共聚物在一種或兩種或更多種選自由氯苯、甲苯、二甲苯及三甲基苯所組成之群組的溶液中之溶 解度於室溫下為1mg/ml至200mg/ml。
  7. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中B之側鏈包含至少一個會增加溶解度的取代基。
  8. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中B的側鏈上包含下列至少一者；具有1至40個碳原子的經取代或未經取代烷基、具有1至40個碳原子的經取代或未經取代烷氧基、具有1至40個碳原子的經取代或未經取代硫化基及羥基。
  9. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中式1所示之第一單元為下式1-1至1-3中之任一種： 在式1-1至1-3中，R1至R4及1係如同申請專利範圍第1項中所定義者，且R為選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；及經取代或未經取代雜環基團。
  10. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中式2所示之第二單元為下式2-1或2-2： 在式2-1及2-2中，R5至R8及m如同申請專利範圍第1項中所定義者，且R15至R18為彼此相同或相異，且各自獨立的選自由以下組成之群組：氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代烷基；經取代或未經取代環烷基；經取代或未經取代烷氧基；經取代或未經取代芳氧基；經取代或未經取代烷硫基；經取代或未經取代芳硫基；經取代或未經取代烷氧磺醯氧基；經取代或未經取代芳氧磺醯氧基；經取代或未經取代烯基；經取代或未經取代矽基；經取代或未經取代硼基；經取代或未經取代烷基胺基；經取代或未經取代芳烷基胺基；經取代或未經取代芳基胺基；經取代或未經取代雜芳基胺基；及經取 代或未經取代雜環基團或兩相鄰取代基彼此任意組合以形成環。
  11. 如申請專利範圍第10項之共聚物，其中R15至R18中至少一者為具1至40個碳原子的經取代或未經取代烷基；具1至40個碳原子之經取代或未經取代烷氧基；具1至40個碳原子之經取代或未經取代硫化基；或羥基。
  12. 如申請專利範圍第1項之共聚物，其中該共聚物包含下式3所示之共聚物： 式3中，l、m、R1至R8、A及B係如同申請專利範圍第1項中所定義者，且n係為1至10,000之整數。
  13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項之共聚物，其中該共聚物之數量平均分子量為500g/mol至1,000,000g/mol。
  14. 如申請專利範圍第1至12項中任一項之共聚物，其中該共聚物之分子量分布為1至100。
  15. 一種有機太陽能電池，其包含：第一電極；與該第一電極相對設置的第二電極；及 在第一電極與第二電極間配置之具有一或多層且包含光活性層的有機材料層，其中該有機材料層的一或多層包含如申請專利範圍第1至12項中任一項之共聚物。
  16. 如申請專利範圍第15項之有機太陽能電池，其中該有機材料層包含電洞傳輸層、電洞注入層、或同時傳輸及注入電洞之層，且該電洞傳輸層、電洞注入層、或同時傳輸及注入電洞之層包含該共聚物。
  17. 如申請專利範圍第15項之有機太陽能電池，其中該有機材料層包含電子傳輸層、電子注入層、或同時傳輸及注入電子之層，且該電子傳輸層、電子注入層、或同時傳輸及注入電子之層包含該共聚物。
  18. 如申請專利範圍第15項之有機太陽能電池，其中該光活性層包含一種或兩種或更多種選自由電子供體及電子受體組成之群組者，且該電子供體包含該聚合物。
  19. 如申請專利範圍第18項之有機太陽能電池，其中該電子受體是選自由富勒烯、富勒烯衍生物、碳奈米管、碳奈米管衍生物、浴銅靈(bathocuproine)、半導體元素、半導體化合物及其組合組成之群組。
  20. 如申請專利範圍第18項之有機太陽能電池，其中該電子供體及該電子受體為塊材異質接面(BHJ)。
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