TW201602156A - 聚合物及包含彼之有機太陽能電池 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種聚合物及包括彼之有機太陽能電池。

Description

聚合物及包含彼之有機太陽能電池
本發明主張2014/3/21於韓國智慧財產局(Korean Intellectual Property Office)申請之韓國專利申請案10-2014-0033590的優先權及權益，該案係以全文引用方式併入本文中。
本發明關於一種聚合物及包括彼之有機太陽能電池。
有機太陽能電池為可藉由應用光伏打效應而將太陽能直接轉換成電能的裝置。太陽能電池可視構成薄膜的材料而分成無機太陽能電池及有機太陽能電池。典型太陽能電池係經由藉由摻雜是為無機半導體之結晶矽(Si)的p-n接面製成。因吸收光而產生的電子及電洞擴散至p-n接面點，且於電場加速時移動至電極。此過程之功率轉換效率係定義為外部電路中所給定之功率對進入太陽能電池之太陽能的比，且當在現有標準化虛擬太陽照射條件下測量時達到24%的效率。然而，由於相關技術中之無機太陽能電池在經濟可行性以及材料需求及供應方面顯示出限制，容 易處理而且便宜又具有各種功能性之有機半導體太陽能電池已成為長期替代能源的注目焦點。
就該太陽能電池而言，重要的是提高效率以儘可能從太陽能輸出最多電能。為了提高太陽能電池之效率，重要的是儘可能從該半導體內部產生激子，但也很重要的是無損失地將所產生之電荷取出至外部。電荷損失的原因之一係所產生之電子及電洞因重組而損耗。已提出各種方法以無損失地將所產生之電子及電洞運送至電極，但在大部分情況下需要額外的程序，因此會提高製造成本。
引用列表 專利文件
US 5331183
US 5454880
本發明目的係提供一種聚合物及包括彼之有機太陽能電池。
本發明提供一種包括以下式1表示之單元的聚合物。
式1中，X1及X2彼此相同或不同，且各自獨立為CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se、或Te，R及R’彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基，R1及R2彼此相同或不同，且各自獨立為氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未 經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基，且A及B彼此相同或不同，且各自獨立為經取代或未經取代之單環或多環伸芳基；或經取代或未經取代之單環或多環二價雜環基。
此外，本發明提供一種有機太陽能電池，其包括：第一電極；第二電極，其係設置成面對該第一電極；及一或多個有機材料層，其係設置在該第一電極與該第二電極之間且包括光活性層，其中該等有機材料層之一或多層包括上述聚合物。
根據本發明之範例實施態樣的聚合物具有R1及R2係在預定位置經取代之立體規則性(regio-regularity)。根據本發明之範例實施態樣的具有立體規則性之聚合物的結晶度相對優異。
此外，就根據本發明之範例實施態樣的聚合物而言，藉由除包括至少兩個N之雜環基之外還導入A及B，容易控制該聚合物之能帶隙及/或最高占用分子軌域(HOMO)及最低未佔用分子軌域(LUMO)的能階。
根據本發明之範例實施態樣的聚合物可用作有機太陽能電池之有機材料層，且包括彼之有機太陽能電池可展現在提高斷路電壓及短路電流及/或提高效率等方面極為優異的特性。
根據本發明之範例實施態樣的聚合物可單獨或與其他材料呈混合物用於有機太陽能電池中，及可預期能加強效率，及因該化合物之諸如熱安定性等特性而增強裝置的使用壽命。
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為圖示根據本發明之範例實施態樣的有機太陽能電池之圖。
圖2為圖示實施例1中所製備之化合物的高效液相層析術(HPLC)之圖。
圖3為圖示實施例1中所製備之化合物的NMR光譜之圖。
圖4為圖示比較實例1中所製備之聚合物的UV光譜之圖。
圖5為圖示比較實例1中所製備之聚合物的電化學測量結果(循環伏安法)之圖。
圖6為圖示實施例3中所製備之聚合物的UV光譜之圖。
圖7為圖示實施例3中所製備之聚合物的電化學測量結果(循環伏安法)之圖。
圖8為圖示實施例4中所製備之聚合物的UV光譜之圖。
圖9為圖示實施例4中所製備之聚合物的電化學測量結果(循環伏安法)之圖。
圖10為圖示根據包括比較實例1之聚合物的有機太陽能電池之電壓的電流密度的圖。
圖11為圖示根據包括實施例2之聚合物的有機太陽能電池之電壓的電流密度的圖。
圖12為圖示根據包括實施例3之聚合物的有機太陽能電池之電壓的電流密度的圖。
下文茲詳細說明本發明。
本發明中，「單元」意指聚合物單體中所包括之重複結構，以及單體係藉由聚合鍵結至該聚合物的結構。
本發明中，「包括一單元」之意思係指該單元係包括在聚合物的主鏈中。
根據本發明之範例實施態樣的聚合物具有A係提供於包括至少兩個N之雜環基之間且R1及R2係在距A相對較遠的位置經取代的立體規則性。在此情況下，結晶度優異。
本發明中之立體規則性意指在聚合物中之結構中以預定方向選擇性提供取代基。
在本發明範例實施態樣中，藉由控制A及B之結構 容易控制聚合物之能帶隙及/或最高占用分子軌域(HOMO)及最低未佔用分子軌域(LUMO)的能階。
在本發明範例實施態樣中，R1及R2彼此相同或不同，且各自獨立鹵基。
當R1及R2為鹵基時，藉由提高包括以式1表示之單元的聚合物(其係經R1及R2取代)中之反應的選擇性可容易地製備該化合物，且所製備之聚合物之結晶度優異，因此可提高有機電子裝置(諸如有機太陽能電池、有機發光裝置及有機電晶體)中的電荷移動率。
此外，該聚合物之最高占用分子軌域(HOMO)能階的絕對值係藉由導入R1及R2而提高，因此可預期斷路電壓提高。
在本發明範例實施態樣中，A及B作為聚合物中之電子予體。
當A及B作為電子予體時，連同包括X1及X2之相對地作為電子受體的雜環基可預期推拉效應(push-pull effect)。在此情況下，由於形成低能帶隙，及R1及R2之取代基的位置已根據A或B預定方向性，該聚合物具有優異結晶度及/或經改良之電荷移動率。
在本發明範例實施態樣中，A及B彼此相同或不同，且一或二或更多者係各自獨立地選自下列結構。
該等結構中，b及c各為1至3之整數，d為1至6之整數，e為1至4之整數，X10至X13彼此相同或不同，且各自獨立為CR3R4、NR3、O、SiR3R4、PR3、S、GeR3R4、Se、或Te，Y10及Y11彼此相同或不同，且各自獨立為CR5、N、SiR5、P、或GeR5，且R3、R4、R5、及R100至R103彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺 基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；及經取代或未經取代之雜環基。
在本發明範例實施態樣中，A及B彼此相同。
在其他範例實施態樣中，A及B彼此不同。
在本發明範例實施態樣中，A為
在本發明範例實施態樣中，該以式1表示之單元係以下式1-A表示。
式1-A中，X1、X2、R1、R2、及B係與式1中所界定者相同，X10至X13彼此相同或不同，且各自獨立為CR3R4、NR3、O、SiR3R4、PR3、S、GeR3R4、Se、或 Te，且R3、R4、R100及R101彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
在本發明範例實施態樣中，B為
在其他範例實施態樣中，B為
在又其他範例實施態樣中，B為
在本發明範例實施態樣中，該以式1表示之單元係以下式2至4中任一者表示。
式2至4中，X1、X2、R1及R2係與式1中所界定者相同，X10至X17彼此相同或不同，且各自獨立為CR3R4、NR3、O、SiR3R4、PR3、S、GeR3R4、Se、或Te，Y10及Y11彼此相同或不同，且各自獨立為CR5、N、SiR5、P、或GeR5，且R3至R5以及R100至R105彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代 之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
下文將描述該等取代基之實例，但不侷限於此。
用語「取代」意指鍵結至化合物之碳原子的氫原子係改變成其他取代基，且待取代之位置無限制，只要該位置係該挳原子經取代的位置(即，該取代基可經取代之位置)即可，且當二或多者經取代時，該二或多個取代基可彼此相同或不同。
本文所使用之用語「經取代或未經取代」意指經一或多個選自由以下所組成之群組的取代基取代：氘；鹵基；烷基；烯基；烷氧基；酯基；羰基；羧基；羥基；環烷基；矽基；芳基烯基；芳氧基；烷硫基；烷亞磺醯基；芳亞磺醯基；硼基；烷基胺基；芳烷基胺基；芳基胺基；雜環基；咔唑基；芳基胺基；芳基；腈基；硝基；羥基；及雜環基，或不具取代基。
該等取代基可未經取代或經額外取代基取代。
本發明中，該鹵基可包括氟、氯、溴或碘。
本發明中，該醯亞胺基之碳原子數無特別限制，但較佳為1至25個。具體而言，該醯亞胺基可為具有以下結構之化合物，但不侷限於此。
本發明中，就醯胺基而言，醯胺基之一或二個氮可經氫、具有1至25個碳原子之直鏈、支鏈或環狀烷基、或具有6至25個碳原子之芳基取代。具體而言，該醯胺基可為具有以下結構式之化合物，但不侷限於此。
本發明中，該烷基可為直鏈或支鏈，且其碳原子數無特別限制，但較佳為1至50個。其特殊實例包括甲基、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、環己基甲基、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-甲基己基等，但不侷限於此。
本發明中，環烷基無特定限制，但較佳為具有3至60個碳原子之環烷基，及其特殊實例包括環丙基、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、4-四丁基環己基、環庚基、環辛基等，但不侷限於此。
本發明中，該烷氧基可為直鏈、支鏈或環狀。該烷氧基之碳原子數無特別限制，但較佳為1至20個。其特殊實例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基(isopropoxy)、異丙氧基(i-propyloxy)、正丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基、第二丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、異戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、苯甲氧基、對甲基苯甲氧基等，但不侷限於此。
本發明中，該烯基可為直鏈或支鏈，且其碳原子數無特別限制，但較佳為2至40個。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、烯丙基、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-1-基、2,2-雙(二苯-1-基)乙烯-1-基、二苯乙烯基(stilbenyl)、苯乙烯基(styrenyl)等，但不侷限於此。
本發明中，矽基之具體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、苯基矽基等，但不侷限於此。
在本發明中，該芳基可為單環芳基或多環芳基，且包括具有1至25個碳原子之烷基或具有1至25個碳原子之烷氧基係經取代的實例。此外，本發明中之芳基可意指芳環。
當該芳基為單環芳基時，其碳原子數無特別限制，然而，碳原子數較佳為6至25個。該單環芳基之特殊實例包括苯基、聯苯基、聯三苯基等，但不侷限於此。
該芳基可為單環或多環，且其碳原子數無特別限制，但較佳為10至24個。該多環芳基之特殊實例包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基、茀基等，但不侷限於此。
本發明中，該茀基可經取代，且相鄰之取代基可彼此組合形成環。
當該茀基經取代時，該茀基可為 等。然而，該茀基不侷限 於此。
本發明中，雜環基為包括O、N及S原子中一或多者作為雜元素之雜環基，且其碳原子數無特別限制，但較佳為2至60個。該雜環基之實例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑(oxadiazole)基、三唑基、吡啶基、聯吡啶基、嘧啶基、三基、三唑基、吖啶(acridyl)基、嗒基、吡基、喹啉基、喹唑啉基、喹啉基、呔基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡基、吡并吡基、異喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑(benzothiazole)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、噻唑基、異唑基、二唑(oxadiazolyl)基、噻二唑基、苯并噻唑(benzothiazolyl)基、啡噻基、二苯并呋喃基等，但不侷限於此。
該雜環基可為單環或多環，及可為芳環、脂環、或該芳環及該脂環之稠環。
本發明中，該芳基胺基之實例包括經取代或未經取代之單芳基胺基、經取代或未經取代之二芳基胺基、或經取代或未經取代之三芳基胺基。該芳基胺基中之芳基可為單環芳基或多環芳基。包括二或多個芳基之該芳基胺基可包括單環芳基、多環芳基、或單環芳基與多環芳基二者。
該芳基胺基之特殊實例包括苯胺、萘胺、聯苯胺、蒽胺、3-甲基-苯胺、4-甲基-萘胺、2-甲基-聯苯胺、9-甲基-蒽胺、二苯胺基、苯基萘胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、咔唑、三苯胺基等，但不侷限於此。
本發明中，該雜芳基胺基中之雜芳基可選自上述雜環基的實例。
本發明中，該芳氧基、該芳硫基、該芳亞磺醯基、及該芳烷基胺基中之芳基與上述該芳基之實例相同。具體而言，該芳氧基之實例包括苯氧基、對甲苯氧基、間甲苯氧基、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-菲氧基、3-菲氧基、9-菲氧基等，該芳硫基之實例包括苯硫基、2-甲基苯硫基、4-第三丁基苯硫基等，及該芳亞磺醯基之實例包括苯亞磺醯基、對甲苯亞磺醯基等，但不侷限於此。
本發明中，該烷硫基及烷亞磺醯基中之烷基係與上述該烷基之實例相同。具體而言，烷硫基之實例包括甲硫基、乙硫基、第三丁硫基、己硫基、辛硫基等，而烷亞磺醯基之實例包括甲磺醯基、乙磺醯基、丙磺醯基、丁磺醯基等，但不侷限於此。
在本發明範例實施態樣中，X1為S。
在其他範例實施態樣中，X2為S。
在本發明範例實施態樣中，X10為S。
在其他範例實施態樣中，X11為CR3R4。
在本發明其他範例實施態樣中，X11為S。
在本發明範例實施態樣中，X12為O。
在本發明範例實施態樣中，X13為S。
在其他範例實施態樣中，X14為S。
在又其他範例實施態樣中，X15為CR3R4。
在本發明範例實施態樣中，X16為O。
在其他範例實施態樣中，X16為CR3R4。
在本發明範例實施態樣中，X17為S。
在本發明範例實施態樣中，Y10為CR5。
在其他範例實施態樣中，X11為CR5。
在本發明範例實施態樣中，R100為氫。
在其他範例實施態樣中，R101為氫。
在其他範例實施態樣中，R102為氫。
在本發明範例實施態樣中，R103為氫。
在本發明範例實施態樣中，R104為氫。
在其他範例實施態樣中，R105為氫。
在本發明範例實施態樣中，R3為經取代或未經取代之支鏈烷基。
在本發明範例實施態樣中，R3’為經取代或未經取代之3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R3為3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R3為經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R3為經取代或未經取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R3為經已經取代或未經取代之烷基取代的苯基。
在本發明範例實施態樣中，R3為經烷基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R3為經己基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經取代或未經取代之支鏈烷基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經取代或未經取代之3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R4為3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經取代或未經取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經已經取代或未經取代之烷基取代的苯基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經烷基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R4為經己基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R5為經取代或未經取代之雜環基。
在其他範例實施態樣中，R5為經取代或未經取代之包括一或多個S原子的雜環基。
在又其他範例實施態樣中，R5為經取代或未經取代 之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R5為未經取代或經烷基取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R5為經具有1至30個碳原子之烷基取代的噻吩基。
在本發明其他範例實施態樣中，R5為經2-乙基己基取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，該聚合物包括以下式1-1至1-3中任一者表示之單元。
式1-1至1-3中， n為1至100,000之整數，R1及R2彼此相同或不同，且各自獨立鹵基，且R10至R15彼此相同或不同，且各自獨立為經取代或未經取代之直鏈或支鏈烷基；經取代或未經取代之直鏈或支鏈烷氧基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
在本發明範例實施態樣中，R10至R15彼此相同或不同，且各自獨立地為經取代或未經取代之烷基；或經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R10為經取代或未經取代之支鏈烷基。
在本發明範例實施態樣中，R10為經取代或未經取代之3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R10為3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R11為經取代或未經取代之支鏈烷基。
在本發明範例實施態樣中，R11為經取代或未經取代之3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R11為3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之支鏈烷基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R12為3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經已經取代或未經取代之烷基取代的苯基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經烷基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經己基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之雜環基。
在其他範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之包括一或多個S原子的雜環基。
在又其他範例實施態樣中，R12為經取代或未經取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R12為未經取代或經烷基取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R12為經具有1至30個碳原子之烷基取代的噻吩基。
在本發明其他範例實施態樣中，R12為經2-乙基己基取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之支鏈烷基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R13為3,7-二甲基辛基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經已經取代或未經取代之烷基取代的苯基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經烷基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經己基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之雜環基。
在其他範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之包括一或多個S原子的雜環基。
在又其他範例實施態樣中，R13為經取代或未經取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R13為未經取代或經烷基取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R13為經具有1至30個碳原子之烷基取代的噻吩基。
在本發明其他範例實施態樣中，R13為經2-乙基己基 取代之噻吩基。
在本發明範例實施態樣中，R14為經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R14為經取代或未經取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R14為經已經取代或未經取代之烷基取代的苯基。
在本發明範例實施態樣中，R14為經烷基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R14為經己基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R15為經取代或未經取代之芳基。
在本發明範例實施態樣中，R15為經取代或未經取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R15為經已經取代或未經取代之烷基取代的苯基。
在本發明範例實施態樣中，R15為經烷基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R15為經己基取代之苯基。
在本發明範例實施態樣中，R1為鹵基。
在其他範例實施態樣中，R1為氟。
在本發明範例實施態樣中，R2為鹵基。
在其他範例實施態樣中，R2為氟。
在本發明範例實施態樣中，該聚合物係以下式1-1-1至1-3-1表示。
在本發明範例實施態樣中，該聚合物之端基為雜環基或芳基。
在本發明範例實施態樣中，該聚合物之端基為4-(三氟甲基)苯基。
在本發明範例實施態樣中，該聚合物之端基為溴-噻吩基。
在其他範例實施態樣中，該聚合物之端基為溴-苯基。
在其他範例實施態樣中，該聚合物之端基為三烷基(噻吩-2-基)錫烷基。
本發明中之三烷基可為三甲基或三丁基。
根據本發明之範例實施態樣，該聚合物之數量平均分子量較佳為500g/mol至1,000,000g/mol。較佳地，該聚合物之數量平均分子量較佳為10,000至100,000。在本發 明之範例實施態樣中，該聚合物之數量平均分子量較佳為30,000至100,000。
根據本發明之範例實施態樣，該聚合物之分子量分布為1至100。較佳地，該聚合物之分子量分布為1至3。
分子量分布愈低以及數量平均分子量愈高，則電特性以及機械特性愈佳。
此外，數量平均分子量較佳為100,000或更低，使該聚合物具有預定或更高之溶解性，因此可有利地應用溶液施加法。
該聚合物係基於下述製備實例來製備。
除了以式1-1-1及1-2-1表示之聚合物以外，包括以式1表示之單元的聚合物可藉由置入1當量之雜環基(其中R1係其中R2係經取代之經取代-A-a雜環基的單體及單體B各者，使0.02當量之參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3)及0.08當量之三苯膦與該混合物反應，及純化所得之產物而製備。
根據本發明之聚合物可藉由多步驟化學反應製備。單體係經由烷基化反應、格任亞(Grignard)反應、鈴木(Suzuki)偶合反應、施蒂勒(Stille)偶合反應等製備，然後最終聚合物可經由碳-碳偶合反應(諸如施蒂勒偶合反應)製備。當待引入之取代基為硼酸或硼酸酯化合物時，該聚合物可經由鈴木偶合反應製備，而當待引入之取代基為三丁基錫或三甲基錫化合物時，該聚合物可經由施蒂勒偶合反應製備，但該方法不侷限於此。
本發明之範例實施態樣提供一種有機太陽能電池，其包括：第一電極；第二電極，其係設置成面對該第一電極；及一或多個有機材料層，其係設置在該第一電極與該第二電極之間且包括光活性層，其中該等有機材料層之一或多層包括該聚合物。
根據本發明範例實施態樣之有機太陽能電池包括第一電極、光活性層、及第二電極。該有機太陽能電池可進一步包括基板、電洞傳輸層、及/或電子傳輸層。
在本發明之範例實施態樣中，當該有機太陽能電池從外部光源接受光子時，在電子予體與電子受體之間產生電子及電洞。所產生之電洞係經過電子予體層傳輸至正極。
在本發明之範例實施態樣中，該有機材料層包括電洞傳輸層、電洞注入層、或同時傳輸及注入電洞之層、且該電洞傳輸層、該電洞注入層、或該同時傳輸及注入電洞之層包括該聚合物。
在其他範例實施態樣中，該有機材料層包括電子注入層、電子傳輸層、或同時注入及傳輸電子之層，且該電子注入層、該電子傳輸層、或該同時注入及傳輸電子之層包括該聚合物。
圖1為圖示根據本發明之範例實施態樣的有機太陽能電池之圖。
在本發明之範例實施態樣中，當該有機太陽能電池從外部光源接受光子時，在電子予體與電子受體之間產生電子及電洞。所產生之電洞係經過電子予體層傳輸至正極。
在本發明之範例實施態樣中，該有機太陽能電池可進一步包括額外有機材料層。該有機太陽能電池可藉由使用同時具有各種功能的有機材料來減少其中的有機材料層之數目。
在本發明範例實施態樣中，該第一電極為陽極，而該第二電極為陰極。在其他範例實施態樣中，該第一電極為陰極，而該第二電極為陽極。
在本發明之範例實施態樣中，該有機太陽能電池中陰極、光活性層、及陽極可以此順序佈置，以及陽極、光活性層、及陰極可以此順序佈置，但該佈置順序不侷限於此。
在其他範例實施態樣中，在該有機太陽能電池中，該陽極、該電洞傳輸層、該光活性層、該電子傳輸層、及該陰極亦可以此順序佈置，以及該陰極、該電子傳輸層、該光活性層、該電洞傳輸層及該陽極亦可以此順序佈置，但該佈置順序不侷限於此。
在本發明範例實施態樣中，該有機太陽能電池具有正置結構。
在本發明範例實施態樣中，該有機太陽能電池具有倒置結構。
在本發明範例實施態樣中，該有機太陽能電池具有串接結構。
根據本發明之範例實施態樣的有機太陽能電池可具有一或二或多個光活性層。
在其他範例實施態樣中，緩衝層可設置於該光活性層與該電洞傳輸層之間，或該光活性層與該電子傳輸層之間。在此情況下，電洞注入層可進一步設置在該陽極與該電洞傳輸層之間。此外，電子注入層可進一步設置在該陰極與該電子傳輸層之間。
在本發明之範例實施態樣中，該光活性層包括選自由電子予體及電子受體所組成之群組的一或二或更多者，且該電子予體材料包括該聚合物。
在本發明之範例實施態樣中，該電子受體材料可選自由下列所組成之群組：富勒烯、富勒烯衍生物、浴銅靈(bathocuproine)、半導體元素、半導體化合物、及其組合。具體來說，該電子受體材料中為有機化合物為選自由由以下所組成之群組中的一或二或多種化合物：富勒烯、富勒烯衍生物((6,6)-苯基-C61-丁酸-甲酯(PCBM)或(6,6)-苯基-C61-丁酸-膽固醇酯(PCBCR))、苝、聚苯并咪唑(PBI)、及3,4,9,10-苝-四甲酸雙-苯并咪唑(PTCBI)。
在本發明之範例實施態樣中，該電子予體及該電子受體構成塊材異質接面(BHJ)。
塊材異質接面意指電子予體材料及電子受體材料在光活性層中彼此混合。
在本發明之範例實施態樣中，該光活性層具有包括n型有機材料層及p型有機材料層的雙層薄膜結構，且該p型有機材料層包含該聚合物。
在本發明中，該基板可為具有優異透明度、表面平滑 度、可處理性及防水性質之玻璃基板或塑膠基板，只要該基板為有機太陽能電池中常用基板，其無限制。其具體實例包括玻璃、聚對酞酸伸乙酯(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)等，但不侷限於此。
該陽極可由透明且具有優異傳導性之材料製成，但不侷限於此。其實例包括：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、銦錫氧化物(ITO)、及銦鋅氧化物(IZO)；金屬和氧化物之組合，諸如ZnO：Al或SnO2：Sb；導電聚合物，諸如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(伸乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯、及聚苯胺等，但不侷限於此。
形成該陽極之方法無特定限制，但該陽極可例如藉由使用濺鍍、電子束、熱沉積、旋塗、網版印刷、噴墨印刷、刮刀法或凹版印刷法施加至基板的一個表面上，或藉由塗覆成膜形式而形成。
當在基板上形成陽極時，該陽極可經歷清潔、去除水分及親水性改質之程序。
例如，經圖案化之ITO基板依序經清潔劑、丙酮、及異丙醇(IPA)清潔，然後在熱板上以100至150℃乾燥1至30分鐘，較佳係以120℃乾燥10分鐘，以去除水分，且當讓基板完全清潔時，該基板表面係經親水性改質。
經由上述表面改質，可使接面表面電位維持在適於光活性層之表面電位的水準。此外，在該改質期間，聚合物 薄膜可輕易地形成於陽極上，且該薄膜之品質亦可獲得改善。
陽極之預處理技術實例包括a)使用平行板式放電之表面氧化法，b)經由在真空狀態下使用UV(紫外線)所產生之臭氧來氧化該表面的方法，c)使用藉由電漿所產生之氧自由基的氧化法等。
該等方法之一可視該陽極或該基板的狀態來選擇。然而，在所有方法中，較佳係避免氧與該陽極之表面或該基板分離，及最大程度地抑制水分及有機材料殘留。在此情況下，可最大化該預處理之實質效果。
作為特定實例，可使用經由使用UV所產生之臭氧來氧化該表面的方法。在此情況下，經圖案化之ITO基板在超音波清潔之後係在熱板上烘烤並充分乾燥，然後導入一室，及可藉由操作UV燈使氧氣與UV光反應所產生的臭氧來清潔該經圖案化之ITO基板。
然而，本發明中該ITO基板之表面改質方法並不特別需要限制，且可使用只要是氧化表面之方法的任何方法。
該陰極可為具有低功函數之金屬，但不侷限於此。其具體實例包括：金屬，諸如鎂、鈣、鈉、鉀、鈦、銦、釔、鋰、釓、鋁、銀、錫及鉛，或其合金；或多層材料，諸如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al：Li、Al：BaF2、及Al：BaF2：Ba，但不侷限於此。
該陰極可藉由顯示5x10-7托耳或更低之真空度的熱蒸發器中沉積及形成，該形成方法但不侷限於此方法。
該電洞傳輸層及/或電子傳輸層材料用以將從光活性層分離之電子及電洞有效率地轉移至該電極，且該等材料無特定限制。
該電洞傳輸層材料可為摻雜聚(苯乙烯磺酸)之聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)(PEDOT：PSS)及氧化鉬(MoOx)；氧化釩(V2O5)；氧化鎳(NiO)；及氧化鎢(WOx)等，但不侷限於此。
該電子傳輸層材料可為電子提取金屬氧化物，及其具體實例包括8-羥基喹啉之金屬錯合物；包括Alq3之錯合物；包括Liq之金屬錯合物；LiF；Ca；氧化鈦(TiOx)；氧化鋅(ZnO)；及碳酸銫(Cs2CO3)等，但不侷限於此。
該光活性層可藉由將光活性材料(諸如電子予體及/或電子受體)溶解於有機溶劑中，然後藉由諸如旋塗、浸塗、網版印刷、噴塗、刮刀塗覆、及刷塗之方法來施加該溶液而形成，但該形成方法不侷限於此。
下列製備實例及實施例中將詳細描述該聚合物之製備方法及包括彼之有機太陽能電池的製造。然而，下列實施例係供舉例說明本發明，本發明之範疇不受此侷限。
實施例1.合成單體A
將3.1195g(10mmol)之4,7-二溴-5-氟苯并[c][1,2,5]噻二唑(FBTBr2)、4.2116g(4mmol)之導入錫烷基(Sn)之單體、0.733g(0.08mmol)之參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3)觸媒及0.084g(0.32mmol)之三苯膦置入燒瓶，使該混合物除氣，然後將100ml之甲苯添加於其中，且使所得之混合物於80℃下反應48小時。反應之後，藉由以二氯甲烷萃取該混合物、在減壓下移除該溶劑，及在己烷：二氯甲烷=4：1之比下對粗製產物進行矽膠管柱純化而獲得最終產物。(深色固體，產率：35%)
圖2為圖示實施例1中所製備之化合物的高效液相層析術(HPLC)之圖。圖3為圖示實施例1中所製備之化合物的NMR光譜之圖。
實施例2.合成式1-1-1
將1mmol之實施例1的單體、1mmol之已導入Sn之電子予體單體、0.02mmol之參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3)及0.08mmol之三苯膦置入微波專用容器，然後使該混合物除氣5分鐘三次。
然後，於其中添加20mL之乾燥甲苯及1mL之抑制二甲基甲醯胺(DMF)，該混合物係於120℃反應10分鐘，於140℃反應10分鐘，及於150℃反應1小時，然後冷卻至常溫，於其中添加封端劑，及所得混合物係於150℃反應1小時。
在該反應之後，該反應溶液係於甲醇與1M氫氯酸(HCl)之1：1溶液中沉澱，然後過濾，將該過濾之聚合物溶解於氯苯中，將該溶解之溶液與乙二胺四乙酸(EDTA)+水(H2O)混合，且所得之混合物係於100℃反應2小時。在 該反應之後，分離有機層並以水清洗，然後再以3重量%乙酸清洗兩次，及再以5%氟化鉀清洗，然後對獲得之聚合物溶液進行矽膠管柱層析。
在該管柱層析之後，藉由在甲醇中沉澱所得產物、將所得聚合物粉末置入Soxhlet套管，以甲醇、丙酮、己烷及氯仿之順序純化所得產物，然後在甲醇中沉澱溶解於氯仿中之部分，然後過濾該沉澱物而獲得最終聚合物。
實施例3.合成式1-2-1
將1mmol之實施例1的單體、1mmol之已導入Sn之電子予體單體、0.02mmol之參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3)及0.08mmol之三苯膦置入微波專用容器，然後使該混合物除氣5分鐘三次。
然後，於其中添加20mL之乾燥甲苯及1mL之抑制二甲基甲醯胺(DMF)，該混合物係於120℃反應10分鐘，於140℃反應10分鐘，及於150℃反應1小時，然後冷卻至常溫，於其中添加封端劑，及所得混合物係於150℃反應1小時。
在該反應之後，該反應溶液係於甲醇與1M氫氯酸(HCl)之1：1溶液中沉澱，然後過濾，將該過濾之聚合物溶解於氯苯中，將該溶解之溶液與乙二胺四乙酸(EDTA)+水(H2O)混合，且所得之混合物係於100℃反應2小時。在該反應之後，分離有機層並以水清洗，然後再以3重量%乙酸清洗兩次，及再以5%氟化鉀清洗，然後對獲得之聚合物溶液進行矽膠管柱層析。
在該管柱層析之後，藉由在甲醇中沉澱所得產物、將所得聚合物粉末置入Soxhlet套管，以甲醇、丙酮、己烷及氯仿之順序純化所得產物，然後在甲醇中沉澱溶解於氯仿中之部分，然後過濾該沉澱物而獲得最終聚合物。
圖6為圖示實施例3中所製備之聚合物的UV光譜之圖。
圖7為圖示實施例3中所製備之聚合物的電化學測量結果(循環伏安法)之圖。
實施例4.合成式1-3-1
將實施例1之單體及已導入Sn之電子予體單體置入微波專用容器。在氬環境下於其中添加三-鄰-甲苯基膦及參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3)，產生真空狀態，及於其中添加10ml之甲苯及1ml之二甲基甲醯胺(DMF)。
然後，反應係於130℃進行5分鐘，於140℃進行5分鐘，於150℃進行30分鐘，及於160℃進行1小時又30分鐘，然後於其中添加Br-三氟甲基苯，且所得混合物 係於30℃反應5分鐘，於140℃反應5分鐘，於150℃反應30分鐘，及於160℃反應1小時又30分鐘。
在該反應之後，該反應溶液係於甲醇及2M氫氯酸(HCl)之溶液中沉澱，以水溶劑有機層，然後在高溫下使用氯苯進行管柱層析。
在管柱層析之後，藉由在甲醇中沉澱所得產物且使用甲醇、丙酮、己烷及氯仿對所獲得之聚合物粉末進行Soxhlet萃取，獲得447.7mg之式1-3-1的聚合物化合物。
數量平均分子量(Mn)：25,600g/mol
分子量分布(PDI)：1.22
圖8為圖示實施例4中所製備之聚合物的UV光譜之圖。
圖9為圖示實施例4中所製備之聚合物的電化學測量結果(循環伏安法)之圖。
比較實例1.合成式1-1-2
1mmol之4,7-二溴-5-氟苯并[c][1,2,5]噻二唑(FBTBr2)單體、1mmol之已導入Sn的單體、0.02mmol之參(二苯亞甲基丙酮)二鈀(0)(Pd2(dba)3)及0.08mmol之 三苯膦置入微波專用容器，及使該混合物除氣5分鐘三次。
然後，於其中添加20mL之乾燥甲苯及1mL之抑制二甲基甲醯胺(DMF)，該混合物係於120℃反應10分鐘，於140℃反應10分鐘，及於150℃反應1小時，然後冷卻至常溫，於其中添加封端劑，及所得混合物係於150℃反應1小時。
在該反應之後，該反應溶液係於甲醇與1M氫氯酸(HCl)之1：1溶液中沉澱，然後過濾，將該過濾之聚合物溶解於氯苯中，將該溶解之溶液與乙二胺四乙酸(EDTA)+水(H2O)混合，且所得之混合物係於100℃反應2小時。在該反應之後，分離有機層並以水清洗，然後再以3重量%乙酸清洗兩次，及再以5%氟化鉀清洗，然後對獲得之聚合物溶液進行矽膠管柱層析。
在該管柱層析之後，藉由在甲醇中沉澱所得產物、將所得聚合物粉末置入Soxhlet套管，以甲醇、丙酮、己烷及氯仿之順序純化所得產物，然後在甲醇中沉澱溶解於氯仿中之部分，然後過濾該沉澱物而獲得最終聚合物。
圖4為圖示式1-1-2所示之聚合物的UV光譜之圖。
圖5為圖示比較實例1中所製備之聚合物的電化學測量結果(循環伏安法)之圖。
實施例1至6及比較實例1至9
複合溶液係藉由使用所製備之聚合物作為電子予體及 PC70BM作為電子受體，同時將摻合比設定成下表1中之值(w/w比)，且將該混合物溶解於二氯苯(DCB)中所製備。在該情況下，將濃度調整至2.0重量%，且將有機太陽能電池製成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性層/Al之結構。使用蒸餾水、丙酮及2-丙醇以超音波方式清洗經ITO塗覆之玻璃基板，並以臭氧處理該ITO表面10分鐘，接著在235℃下熱處理5分鐘並在4,000rpm旋塗厚度為45nm之PEDOT：PSS(AI4083)40秒。為了塗覆光活性層，以0.45μm PP注射器過濾器過濾化合物-PCBM複合溶液並旋塗，然後藉由使用熱蒸發器在3 x 10-8托耳之真空下沉積厚度至100nm之Al而製造有機太陽能電池。
表1中，VOC、JSC、FF、及PCE分別意指斷路電壓、短路電流、填充係數、及能量轉換效率。斷路電壓及短路電流分別為電壓-電流密度曲線之四個象限中的X軸截距及Y軸截距，且當這兩個值變大時，有機太陽能電池的效率較佳地提高。此外，填充係數係藉由將在該曲線內繪製之矩形的面積除以斷路電壓及短路電流之積所獲得的值。能量轉換效率可於將這三個值除以所照射光之強度時獲得，且該值愈高愈好。
從表1結果，確認根據本發明之範例實施態樣的聚合 物可用作有機太陽能電池之材料，及可確認該聚合物具有立體規則性，因而優於聚合物不具立體規則性的情況。
圖10為圖示根據包括比較實例1之聚合物的有機太陽能電池之電壓的電流密度的圖。
圖11為圖示根據包括實施例2之聚合物的有機太陽能電池之電壓的電流密度的圖。
圖12為圖示根據包括實施例3之聚合物的有機太陽能電池之電壓的電流密度的圖。
101‧‧‧基板
102‧‧‧第一電極
103‧‧‧電洞傳輸層
104‧‧‧光活性層
105‧‧‧第二電極

Claims (16)

  1. 一種聚合物，其包含以下式1所表示之單元： 式1中，X1及X2彼此相同或不同，且各自獨立為CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se、或Te，R及R’彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基(alkylthioxy group)；經取代或未經取代之芳硫基(arylthioxy group)；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基(alkylsulfoxy group)；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基(arylsulfoxy group)；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基，R1及R2彼此相同或不同，且各自獨立為氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取 代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基，且A及B彼此相同或不同，且各自獨立為經取代或未經取代之單環或多環芳基；或經取代或未經取代之單環或多環雜環基。
  2. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其中R1及R2彼此相同或不同，且各自獨立為鹵基。
  3. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其中A及B作為電子予體。
  4. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其中A及B彼此相同或不同，且為選自下列結構之一或二或更多者： 該等結構中，b及c各為1至3之整數，d為1至6之整數，e為1至4之整數，X10至X13彼此相同或不同，且各自獨立為CR3R4、NR3、O、SiR3R4、PR3、S、GeR3R4、Se、或Te，Y10及Y11彼此相同或不同，且各自獨立為CR5、N、SiR5、P、或GeR5，且R3、R4、R5、及R100至R103彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代 之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
  5. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其中該以式1表示之單元係以下式1-A表示： 式1-A中，X1、X2、R1、R2、及B係與式1中所界定者相同，X10至X13彼此相同或不同，且各自獨立為CR3R4、NR3、O、SiR3R4、PR3、S、GeR3R4、Se、或Te，且R3、R4、R100及R101彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳 氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
  6. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其中該以式1表示之單元係以下式2至4中任一者表示： 式2至4中，X1、X2、R1及R2係與式1中所界定者相同，X10至X17彼此相同或不同，且各自獨立為CR3R4、NR3、O、SiR3R4、PR3、S、GeR3R4、Se、或Te，Y10及Y11彼此相同或不同，且各自獨立為CR5、N、SiR5、P、或GeR5，且R3至R5以及R100至R105彼此相同或不同，且各自獨立為氫；氘；鹵基；腈基；硝基；醯亞胺基；醯胺基；羥基；經取代或未經取代之烷基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之烷氧基；經取代或未經取代之芳氧基；經取代或未經取代之烷硫基；經取代或未經取代之芳硫基；經取代或未經取代之烷(亞)磺醯基；經取代或未經取代之芳(亞)磺醯基；經取代或未經取代之烯基；經取代或未經取代之矽基；經取代或未經取代之硼基；經取代或未經取代之烷基胺基；經取代或未經取代之芳烷基胺基；經取代或未經取代之芳基胺基；經取代或未經取代之雜芳基胺基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
  7. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其中該聚合物包含以下式1-1至1-3中任一者所表示的單元： 式1-1至1-3中，n為1至100,000之整數，R1及R2彼此相同或不同，且各自獨立鹵基，且R10至R15彼此相同或不同，且各自獨立為經取代或未經取代之直鏈或支鏈烷基；經取代或未經取代之直鏈或支鏈烷氧基；經取代或未經取代之環烷基；經取代或未經取代之芳基；或經取代或未經取代之雜環基。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之聚合物，其中該聚合物的數量平均分子量為500g/mol至1,000,000 g/mol。
  9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之聚合物，其中該聚合物的分子量分布為1至100。
  10. 一種有機太陽能電池，其包含：第一電極；第二電極，其係設置成面對該第一電極；及一或多個有機材料層，其係設置於該第一電極與該第二電極之間且包含光活性層，其中該等有機材料層之一或多個層包含如申請專利範圍第1至7項中任一項之聚合物。
  11. 如申請專利範圍第10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、該電洞注入層、或該同時傳輸及注入電洞之層包含該聚合物。
  12. 如申請專利範圍第10項之有機太陽能電池，其中該有機材料層包含電子注入層、電子傳輸層、或同時注入及傳輸電子之層，且該電子注入層、該電子傳輸層、或該同時注入及傳輸電子之層包含該聚合物。
  13. 如申請專利範圍第10項之有機太陽能電池，其中該光活性層包含選自由電子予體及電子受體所組成之群組的一或二或更多者，且該電子予體包含該聚合物。
  14. 如申請專利範圍第13項之有機太陽能電池，其中該電子受體係選自由下列所組成之群組：富勒烯、富勒烯衍生物、奈米碳管、奈米碳管衍生物、浴銅靈(bathocuproine)、半導體元素、半導體化合物、及其組合。
  15. 如申請專利範圍第13項之有機太陽能電池，其中該電子予體及該電子受體構成塊材異質接面(bulk heterojunction)(BHJ)。
  16. 如申請專利範圍第10項之有機太陽能電池，其中該光活性層具有包含n型有機材料層及p型有機材料層之雙層薄膜結構，且該p型有機材料層包含該聚合物。
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