TWI734227B

TWI734227B - 共軛聚合物及有機光伏元件

Info

Publication number: TWI734227B
Application number: TW108138335A
Authority: TW
Inventors: 莊子融; 何嘉興; 徐國凱; 施宏旻; 柯崇文
Original assignee: 位速科技股份有限公司
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-07-21
Also published as: TW202116877A

Abstract

本發明係提供做為電子給體材料的一種共軛聚合物，其在主鏈上的噻吩衍生物的基團做為弱拉電子基團並與主鏈上的供電子基團搭配，而將吸收光譜和材料能階控制在寬能隙的範圍中。該共軛聚合物於紫外-可見光區有寬的吸收波長分佈以及高的吸收度，因此該共軛聚合物可以做為具有寬能隙的電子給體材料，使此共軛聚合物具有優良的光電轉換特性。此外，本發明還提供於主動層包括前述的該共軛聚合物之一種有機光電元件。

Description

共軛聚合物及有機光伏元件

本發明係有關於一種電子給體材料及一種包括前述電子給體材料的有機光電元件，特別是指做為前述電子給體材料的一種主鏈中包含噻吩衍生物的基團之共軛聚合物及一種包括前述共軛聚合物之有機光電元件，前述有機光電元件包含有機發光二極體(organic light-emitting diodes)、有機薄膜電晶體(organic thin film transistor)、有機光伏元件(organic photovoltaics)和有機光偵測器(organic photodetectors)之有機光電元件。

隨著時代的演進，能源資源如煤炭、石油、天然氣與核能的消耗量日益漸增，能源危機也相對浮現出來，因此發展了太陽能發電。太陽能發電是一種可再生的環保發電方式且可降低環境污染的環保發電方式，第一代太陽能電池以矽晶(silicon based)太陽能電池為大宗，其具有高光電轉換率。第二代太陽能電池為薄膜型(thin-film)的碲化镉(CdTe)太陽能電池，但其原料的毒性與製作過程對於環境有較大的汙染。於是，第三代有機太陽能電池隨之蘊育而生，包含了染料敏化電池(dye-sensitized solar cell，DSSC)、奈米結晶電池與有機光伏電池(organic photovoltaics，OPV)。與需利用真空製程鍍膜製作的無機材料相比，有機光伏電池可使用浸塗、旋轉塗布、狹縫式塗布、網版印刷、噴墨印刷等方式製作，因此更容易實現低成本及大規模生產的經濟效益。其中，新一代的有機光伏電池於製作時即是以電子受體材料搭配電子給體材料(共軛聚合物)做為主動層(光吸收層)的材料。新一代的有機光伏電池具有幾項優點：(1)質量輕，且製作成本低；(2)具有可撓性；(3)器件結構可設計性強；(4)適用於液相製程，可大面積濕式塗佈。

雖然有機光伏具有諸多優點，但是目前在電子受體材料上的發展大多是以富勒烯衍生物(例如PC₆₀BM與PC₇₀BM)為主，然而富勒烯衍生物本身存在著以下缺點：在光照下易二聚、加熱時易結晶、可見光區吸收弱、結構修飾與提純較不易、價格昂貴等。因此近年來各界積極開發非富勒烯的電子受體材料以求更高性能表現，但因非富勒烯的電子受體材料為窄能隙材料，因此與其搭配的電子給體材料就需要具有寬能隙特性。

因此，開發具有寬能隙的電子給體材料以與非富勒烯的電子受體材料搭配而做為有機光伏電池的主動層，進而有效提升有機光伏電池的能量轉換效率(PCE)，成為目前致力研究的目標。

本發明係提供做為電子給體材料的一種共軛聚合物，其與非富勒烯的電子受體材料搭配而做為有機光伏元件的主動層，該共軛聚合物於紫外-可見光區有寬的吸收波長分佈以及高的吸收度，因此該共軛聚合物可以做為具有寬能隙的電子給體材料，所以能夠提高於可見光區的吸收以改善與非富勒烯的電子受體材料的能階的匹配性，並且使得有機光伏元件擁有優良的光電轉換特性，以及具有良好的能量轉換效率(PCE)。

本發明所提供一種共軛聚合物，該共軛聚合物包含如下述式(1)所示的結構：

其中，式(1)所示的結構的重複單元係為第一重複單元、第二重複單元及第三重複單元，該第一重複單元的結構係為

，該第二重複單元的結構係為

，該第三重複單元的結構係為

，該第一重複單元、該第二重複單元及該第三重複單元係為彼此不相同的重複單元；A¹、A²及A³係各自獨立地為下述式(2)、式(2-1)、式(2-2)或式(2-3)的基團：

R¹和R²係各自獨立地為具有1至40個碳原子之碳基，R¹和R²係為不相同的基團；R⁰係為仲胺基或叔胺基、未經取代的或具有取代基的芳基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳基；Ar¹至Ar⁹係各自獨立地為未經取代的或具有取代基的芳香環基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳環基；a、b及c係表示莫爾分率之實數，0<a

1，0

b<1，0

c<1，且a、b及c的和係為1；p、p’、q、q’、r及r’係各自獨立地為0、1或2。

較佳地，R⁰係為烷基胺基、芳基胺基、雜芳基胺基、未經取代的或具有取代基的苯基、未經取代的或具有取代基的噻吩基，或者為未經取代的或具有取代基的吡嗪基。

較佳地，Ar¹、Ar⁴及Ar⁷係各自獨立地為如下列式(3)所示之基團：

其中，R³和R⁴係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基、雜芳基或-Si(R⁹)₃基，R⁵至R⁹係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。

更佳地，芳基係為

，n₁係為1、2、3、4或5，R¹⁰係為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。

更佳地，雜芳基係為

，n₂係為1、2、3、4或5，R¹¹至R¹³係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。

較佳地，Ar²、Ar³、Ar⁵、Ar⁶、Ar⁸及Ar⁹係各自獨立地為

或

，n₃及n₄係為1、2或3；R¹⁴至R¹⁷係各自獨立地為H、F、Cl、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基或雜芳基，或係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基；R⁶至R⁸係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。

本發明又提供一種共軛聚合物，該共軛聚合物包含如下述式(5)所示的結構：

其中，A¹係為下述式(4)的基團：

R係為具有1至40個碳原子之碳基；Ar²及Ar³係各自獨立地為未經取代的或具有取代基的芳香環基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳環基；Ar¹係為如下列式(3)所示之基團：

其中，R³和R⁴係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基、-Si(R⁹)₃基或

基團，R⁵至R⁹係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基；n₂係為1、2、3、4或5，R¹¹至R¹³係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基；且，R¹¹至R¹³中至少其中之一為F或Cl；a係表示莫爾分率之實數，a係為1；p及p’係各自獨立地為0、1或2。

本發明又提供一種共軛聚合物，該共軛聚合物包含如下述式(12)所示的結構：

其中，式(12)所示的結構的重複單元係為第一重複單元及第二重複單元，該第一重複單元的結構係為

，該第二重複單元的結構係為

，該第一重複單元及該第二重複單元係為彼此不相同的重複單元； A¹及A²係各自獨立地為下述式(2)、式(2-1)、式(2-2)或式(2-3)的基團：

R¹和R²係各自獨立地為具有1至40個碳原子之碳基，R¹和R²係為相同或不相同的基團；R⁰係為仲胺基或叔胺基、未經取代的或具有取代基的芳基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳基；Ar¹至Ar⁶係各自獨立地為未經取代的或具有取代基的芳香環基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳環基；a及b係表示莫爾分率之實數，a及b係各自獨立地為大於0且小於1，a及b的和係為1；p、p’、q及q’係各自獨立地為0、1或2。

本發明之功效在於：由於本發明的做為電子給體材料的該共軛聚合物是在主鏈中包含弱拉電子基團[式(2)、式(2-1)、式(2-2)或式(2-3)]及供電子基團[式(3)]，因此以本發明該共軛聚合物作為電子給體材料時，藉由主鏈上的弱拉電子基團與供電子基團的搭配而將吸收光譜和材料能階控制在寬能隙的範圍中。且做為電子給體材料的該共軛聚合物與非富勒烯的電子受體材料搭配時，能夠擁有優良的光電轉換特性。換言之，以本發明的該共軛聚合物作為電子給體材料時，能有效提升有機光伏電池的能量轉換效率。

本發明還提供一種有機光伏元件，其包括前述的該共軛聚合物。

前述的該有機光伏元件，其中，該有機光伏元件包含一主動層，該主動層包括前述的該共軛聚合物。

前述的該有機光伏元件，其中，該有機光伏元件至少包括：一基板、積層於該基板上方之一第一電極、積層於該第一電極上方之一電子傳輸層，積層於該電子傳輸層上方之該主動層，積層於該主動層上方之一電洞傳輸層，積層於該電洞傳輸層上方之一第二電極，該主動層係包含該共軛聚合物；或者，該有機光伏元件至少包括：一基板、積層於該基板上方之一第一電極、積層於該第一電極上方之一電洞傳輸層，積層於該電洞傳輸層上方之該主動層，積層於該主動層上方之一電子傳輸層，積層於該電子傳輸層上方之一第二電極，該主動層係包含該共軛聚合物。

70:基板

80:第一電極

90:有機半導體層

91:電子傳輸層

92:主動層

93:電洞傳輸層

100:第二電極

圖1A是一光譜圖(一)，說明共軛聚合物1~5於溶液中的紫外-可見光吸收光譜。

圖1B是一光譜圖(二)，說明共軛聚合物7~9於溶液中的紫外-可見光吸收光譜。

圖2A是另一光譜圖(一)，說明共軛聚合物1~5於固態成膜的紫外-可見光吸收光譜。

圖2B是另一光譜圖(二)，說明共軛聚合物7~9於固態成膜的紫外-可見光吸收光譜。

圖3為本發明有機光伏元件結構的一實施例示意圖。

圖4為本發明有機光伏元件結構的另一實施例示意圖。

圖5A為本發明實施例1~6之有機光伏元件的電壓-電流密度圖。

圖5B為本發明實施例7~13之有機光伏元件的電壓-電流密度圖。

以下藉由較佳製備例及實施例詳細說明本發明，以使本領域之通常知識者易於了解本發明之說明書所揭示之益處及功效。然而，製備例及實施例為示例，本發明並不限於此。

本發明係提供一種共軛聚合物，該共軛聚合物包含如下述式(1)所示的結構：

於式(1)之該共軛聚合物中，A¹、A²及A³係各自獨立地為下列式(2)、式(2-1)、式(2-2)或式(2-3)所示的噻吩衍生物的基團：

其中，R¹和R²係各自獨立地為具有1至40個碳原子之碳基；較佳地，R¹和R²係各自獨立地為具有1至20個碳原子之碳基。其中，R¹和R²係為相同或不相同的基團。R⁰係為仲胺基或叔胺基、未經取代的或具有取代基的芳基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳基；較佳地，R⁰係為烷基胺基、芳基胺基、雜芳基胺基、未經取代的或具有取代基的苯基、未經取代的或具有取代基的噻吩基，或者為未經取代的或具有取代基的吡嗪基。A¹、A²及A³係彼此為相同或不相同的基團，例如A¹、A²及A³中係至少有兩個為相同的基團或不相同的基團，或 A¹、A²及A³中三者皆為相同的基團，或A¹、A²及A³中三者皆為不相同的基團。其中，式(2-3)中的Et基團為乙基(ethyl group)。

於式(1)之該共軛聚合物中，Ar¹至Ar⁹係各自獨立地為未經取代的或具有取代基的芳香環基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳環基。Ar¹至Ar⁹係彼此為相同或不相同的基團，例如Ar¹至Ar⁹中係至少有兩個為相同的基團或不相同的基團，或Ar¹至Ar⁹中皆為相同的基團或皆為不相同的基團。

其中，R³和R⁴係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基、雜芳基或-Si(R⁹)₃基；R⁵至R⁹係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。Ar¹、Ar⁴及Ar⁷係彼此為相同或不相同的基團，例如Ar¹、Ar⁴及Ar⁷中係至少有兩個為相同的基團或不相同的基團，或Ar¹、Ar⁴及Ar⁷中三者皆為相同的基團或三者皆為不相同的基團。

其中，芳基係為

，n₁係為1、2、3、4或5，R¹⁰係為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。R⁵至R⁹係如前述之定義。

其中，雜芳基係為

，n₂係為1、2、3、4或5，R¹¹至R¹³係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。R⁵至R⁹係如前述之定義。

Ar²、Ar³、Ar⁵、Ar⁶、Ar⁸及Ar⁹係各自獨立地為：

其中，n₃及n₄係為1、2或3；R¹⁴至R¹⁷係各自獨立地為H、F、Cl、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基或雜芳基，或係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。R⁶至R⁸，係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。Ar²、Ar³、Ar⁵、Ar⁶、Ar⁸及Ar⁹係彼此為相同或不相同的基團，例如Ar²、Ar³、Ar⁵、Ar⁶、Ar⁸及Ar⁹中係至少有兩個為相同的基團或不相同的基團，或Ar²、Ar³、Ar⁵、Ar⁶、Ar⁸及Ar⁹中皆為相同的基團或皆為不相同的基團

於式(1)之該共軛聚合物中，下述為該共軛聚合物的重複單元係分為：第一重複單元、第二重複單元、第三重複單元，其分別以式(U-1)、式(U-2)、式(U-3)表示之，因此，前述的該共軛聚合物係在其重複單元的主鏈中包含式(2)、式(2-1)、式(2-2)或式(2-3)的基團。

該第一重複單元的結構，係為

；該第二重複單元的結構，係為

；該第三重複單元的結構，係為

；其中，該第一重複單元、該第二重複單元及該第三重複單元係為彼此不相同的重複單元。

於式(1)之該共軛聚合物中，a、b及c係表示莫爾分率之實數，0<a

1，0

b<1，0

c<1，且較佳地a、b及c的和係為1。

較佳地，a=1，且b及c為0；或者較佳地，a及b係不為0，且c為0，a及b的和係為1；或者較佳地，a、b及c係不為0，且a、b及c的和係為1；或者較佳地，0.005

a

0.99，0.005

b

0.99，0.005

c

0.99，且a、b及c的和係為1。

更佳地，a=1，b及c為0，且R¹和R²係為相同基團；或者更佳地，a=1，b及c為0，且R¹和R²係為不相同的基團；或者更佳地，a=b=0.5，c為0。

於式(1)之該共軛聚合物中，p、p’、q、q’、r及r’係各自獨立地為0、1或2。

較佳地，p、p’、q、q’、r及r’係各自獨立地為0或1。更佳地，p、p’、q、q’、r及r’係各自獨立地為1。

以下藉由製備例及實施例詳細說明本發明之性質與功效。該製備例及實施例僅用於說明本發明之性質，本發明並不限定於該製備例及實施例所例示者。

<共軛聚合物的製備，製備例1~5>

以下為該共軛聚合物的製備例1~5的說明。以下製備例1~5說明藉由一第一種共軛聚合物的製備方法所製備前述式(1)之共軛聚合物，共軛聚合物之主鏈中包含前述式(2)所示的基團。於以下的製備例1~5，式(2)中的R¹和R²係為相同的基團並標示為R，也就是說R=R¹=R²，R與R¹及R²係為相同的基團，因此式(2)也可以表示為式(4)：

其中，R係為具有1至40個碳原子之碳基；較佳地，R係為具有1至20個碳原子之碳基。

另外，於製備例1~5的式(1)之共軛聚合物中，係滿足以下條件：a=1，b及c為0。因此，式(1)的共軛聚合物於以下製備例1~5也可以表示為式(5)：

其中a係如前述之定義表示莫爾分率之實數，a=1；p及p’係各自獨立地為0、1或2。

該第一種共軛聚合物的製備方法係依序以下列步驟製備前述式(5)之共軛聚合物。於製備例1~5中，p及p’係各自獨立地為1。

該第一種共軛聚合物的製備方法包含：步驟1，以式(6)所示結構的化合物(醇類)製備式(7)所示結構的化合物(2,5-二溴-噻吩-3,4-二酯)，R-OH 式(6)，

其中R的定義與前述式(4)中的定義相同，因此不再贅述。

在氮氣下將2,5-二溴-噻吩-3,4-二羧酸(化合物1)(15mmol)、二環己基碳二亞胺(DCC)(33.3mmol)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)(3.8mmol)入料於250mL反應瓶中，加入50mL的無水二氯甲烷(DCM)，在0℃下逐滴加入式(6)所示結構的化合物(醇類)(31.8mmol)，在室溫下攪拌3小時，過濾，固體用二氯甲烷清洗，濾液濃縮去除溶劑，以矽膠管柱層析(正庚烷/二氯甲烷)進行純化得到淡黃色液體的式(7)所示結構的化合物(2,5-二溴-噻吩-3,4-二酯)。

步驟2，以式(7)所示結構的化合物製備式(8)所示結構的化合物，

其中R的定義與前述之定義相同，因此不再贅述。

在氮氣下將式(7)所示結構的化合物(2,5-二溴-噻吩-3,4-二酯)(8.2mmol)、2-三丁基錫烷基噻吩(9.2g,24.6mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](1mmol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.25mmol)入料於250mL反應瓶中，加入75mL的無水甲苯(PhMe)，在110℃下攪拌2小時，濃縮去除溶劑，以矽膠管柱層析(正庚烷/二氯甲烷)進行純化得到淡黃色液體的式(8)所示結構的化合物。

步驟3，以式(8)所示結構的化合物製備式(9)所示結構的化合物，

其中R的定義與前述之定義相同，因此不再贅述。

在氮氣下將式(8)所示結構的化合物(8mmol)、N-溴代丁二醯亞胺(NBS)(17mmol)入料於100mL反應瓶中，加入50mL的無水四氫呋喃(THF)，在室溫下攪拌6小時，濃縮去除溶劑，以矽膠管柱層析(正庚烷/二氯甲烷)進行純化得到淡黃色液體的式(9)所示結構的化合物。

步驟4，以式(9)所示結構的化合物製備式(10)所示結構的共軛聚合物，

a係如前述之定義表示莫爾分率之實數，a=1；R的定義與前述之定義相同，因此不再贅述。

在氮氣下將式(9)所示結構的化合物(0.65mmol)、化合物2(0.65mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](0.08mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.02mol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水氯苯(PhCl)，在130℃下攪拌4小時，將反應冷卻至室溫後將反應瓶的內容物倒至甲醇中析出固體。過濾收集沉澱物，並將該固體依序以甲醇、丙酮和氯仿進行索氏萃取(soxhlet)。最終將氯仿殘液倒至甲醇中再沉澱，再過濾收集沉澱物，以真空乾燥得到紅黑色的式(10)所示結構的共軛聚合物。

式(10)所示結構的共軛聚合物係被包含於式(5)所示結構的共軛聚合物之中，式(10)中的

基團係為式(5)中的A¹基團，式(10)中的

基團係為式(5)中的Ar²及Ar³基團，式(10)中的

基團係為式(5)中的Ar¹基團。

於上述該第一種共軛聚合物的製備方法中，其中步驟4係可以被以下步驟4’替換。步驟4’，以式(9)所示結構的化合物製備式(11)所示結構的共軛聚合物，

在氮氣下將式(9)所示結構的化合物(0.65mmol)、化合物2’(0.65mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](0.08mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.02mol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水氯苯(PhCl)，在130℃下攪拌4小時，將反應冷卻至室溫後將反應瓶的內容物倒至甲醇中析出固體。過濾收集沉澱物，並將該固體依序以甲醇、丙酮和氯仿進行索氏萃取(soxhlet)。最終將氯仿殘液倒至甲醇中再沉澱，再過濾收集沉澱物，以真空乾燥得到式(11)所示結構的共軛聚合物。

式(11)所示結構的共軛聚合物係被包含於式(5)所示結構的共軛聚合物之中，式(11)中的

基團係為式(5)中的A¹基團，式(11)中的

基團係為式(5)中的Ar²及Ar³基團，式(11)中的

基團係為式(5)中的Ar¹基團。

因此，於式(5)中，A¹係為

基團，Ar²及Ar³係為

基團，Ar¹係為

基團或

基團，R與R¹及R²係為相同的基團。

依據上述該第一種共軛聚合物的製備方法的步驟1至步驟4，以不同的R基團製備如下列表1之共軛聚合物：

<共軛聚合物的製備，製備例6>

以下為該共軛聚合物的製備例6的說明。以下製備例6說明藉由一第二種共軛聚合物的製備方法所製備前述式(1)之共軛聚合物，共軛聚合物之主鏈中包含前述式(2)所示的基團，於以下的製備例6，式(2)中的R¹和R²係為不相同的基團。另外，於製備例6的式(1)之共軛聚合物中，係滿足以下條件：a=1，b及c為0。因此，式(1)的共軛聚合物於以下製備例6也可以表示為前述之式(5)，且R¹和R²係為不相同的基團。

製備例6之藉由該第二種共軛聚合物的製備流程如下列反應式1及反應式2所示。於製備例6中，p及p’係各自獨立地為1。

[反應式1]

化合物3的製備方法：在氮氣下將2,5-二溴-噻吩-3,4-二羧酸(化合物1)(10mmol)入料於100mL反應瓶中，加入20mL的醋酸酐(Ac₂O)，在90℃下攪拌8小時，濃縮去除醋酸酐，即得到淡咖啡色固體的化合物3。

化合物4的製備方法：在氮氣下將化合物3(10mmol)、乙醇鈉(NaOEt)(12mmol)入料於100mL反應瓶中，加入15mL的乙醇(EtOH)，在78℃下攪拌4小時，加入飽和氯化胺水溶液調整至弱酸性(pH=4)，用二氯甲烷進行萃取三次，有機層加入硫酸鎂除水，過濾濃縮即得到淡黃色液體的化合物4。

化合物5的製備方法：在氮氣下將化合物4(10mmol)、二環己基碳二亞胺(DCC)(12mmol)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)(2.5mmol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水二氯甲烷，在0℃下逐滴加入正癸醇(C₁₀H₂₁OH)(11mmol)，在室溫下攪拌3小時，過濾，固體用二氯甲烷清洗，濾液濃縮去除溶劑，以矽膠管柱層析(正庚烷/二氯甲烷)進行純化得到淡黃色液體的化合物5。

化合物6的製備方法：在氮氣下將化合物5(10mmol)、2-三丁基錫烷基噻吩(30mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](1.2mmol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.3mmol)入料於250mL反應瓶中，加入90mL的無水甲苯(PhMe)，在110℃下攪拌2小時，濃縮去除溶劑，以矽膠管柱層析(正庚烷/二氯甲烷)進行純化得到淡黃色液體的化合物6。

化合物7的製備方法：在氮氣下將化合物6(10mmol)、N-溴代丁二醯亞胺(NBS)(21mmol)入料於100mL反應瓶中，加入60mL的無水四氫呋喃(THF)，在室溫下攪拌6小時，濃縮去除溶劑，以矽膠管柱層析(正庚烷/二氯甲烷)進行純化得到淡黃色液體的化合物7。

共軛聚合物6的製備：在氮氣下將化合物7(0.65mmol)、化合物2(0.65mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)3P](0.08mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd2(dba)3](0.02mol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水氯苯(PhCl)，在130℃下攪拌4小時，將反應冷卻至室溫後將反應瓶的內容物倒至甲醇中析出固體。過濾收集沉澱物，並將該固體依序以甲醇、丙酮和氯仿進行索氏萃取(soxhlet)。最終將氯仿殘液倒至甲醇中再沉澱，再過濾收集沉澱物，以真空乾燥得到共軛聚合物6。

共軛聚合物6係被包含於式(5)所示結構的共軛聚合物之中，共軛聚合物6中的

基團係為式(5)中的A¹基團，共軛聚合物6中的

基團係為式(5)中的Ar²及Ar³基團，共軛聚合物6中的

基團係為式(5)中的Ar¹基團。

<共軛聚合物的製備，製備例7>

以下為該共軛聚合物的製備例7的說明。以下製備例7說明藉由一第三種共軛聚合物的製備方法所製備前述式(1)之共軛聚合物，共軛聚合物之主鏈中包含前述式(2-1)所示的基團。另外，於製備例7的式(1)之共軛聚合物中，係滿足以下條件：a及b係不為0，且c為0，a及b的和係為1，也就是說a及b係大於0且小於1，0<a<1且0<b<1，a+b=1。因此，式(1)的共軛聚合物於以下製備例7也可以表示為式(12)：

製備例7之藉由該第三種共軛聚合物的製備流程如下列反應式3及反應式4。於製備例7中，p、p’、q及q’係各自獨立地為1。

化合物9的製備方法：在氮氣下將化合物1(1mmol)入料於100mL反應瓶中，加入15mL的無水甲苯(PhMe)和0.3mL的無水二甲基醯胺(DMF)，逐滴加入1.5mL的乙二醯氯，在66℃下攪拌2小時，抽去所有溶劑，加入三氯化鋁(1.5mmol)，加入20mL的無水二氯甲烷(DCM)，逐滴加入化合物8(1mmol)，攪拌1小時，將反應倒入冰中。用二氯甲烷進行萃取三次，有機層加入硫酸鎂除水，濃縮，再以甲苯和甲醇進行重結晶得到淡黃色固體的化合物9。

化合物10的製備方法：在氮氣下將化合物9(1mmol)、2-三丁基錫烷基噻吩(2.1mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](0.03mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.12mol)入料於100mL反應瓶中，加入15mL的無水甲苯(PhMe)，在110℃下攪拌2小時，濃縮去除溶劑，以甲苯和甲醇進行重結晶得到黃色固體的化合物10。

化合物11的製備方法：在氮氣下將化合物10(1mmol)、N-溴代丁二醯亞胺(NBS)(2.1mmol)入料於100mL反應瓶中，加入15mL的無水四氫呋喃 (THF)，在室溫下攪拌6小時，加入甲醇析出固體，過濾並用甲醇沖洗，得到深黃色固體的化合物11。

反應式4包含前述

及

式(13)所示結構的共軛聚合物的製備：在氮氣下將化合物2(0.50mmol)、式(9)所示結構的化合物(0.25mmol)、化合物11(0.25mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](0.08mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.02mol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水氯苯(PhCl)，在130℃下攪拌4小時，將反應冷卻至室溫後將反應瓶的內容物倒至甲醇中析出固體。過濾收集沉澱物，並將該固體依序以甲醇、丙酮和氯仿進行索氏萃取(soxhlet)。最終將氯仿殘液倒至甲醇中再沉澱，再過濾收集沉澱物，以真空乾燥得到式(13)所示結構的共軛聚合物。其中，於式(13)中a=b=0.5。

依據上述該第三種共軛聚合物的製備方法，以特定的R基團製備如下列表2之共軛聚合物：

<共軛聚合物的製備，製備例8>

以下為該共軛聚合物的製備例8的說明。以下製備例8說明藉由一第四種共軛聚合物的製備方法所製備前述式(1)之共軛聚合物，共軛聚合物之主鏈中包含前述式(2-2)所示的基團。另外，於製備例8的式(1)之共軛聚合物中，係滿足以下條件：a及b係不為0，且c為0，a及b的和係為1，也就是說a及b係大於0且小於1，0<a<1且0<b<1，a+b=1。因此，式(1)的共軛聚合物於以下製備例8也可以表示為如製備例7的式(12)。製備例8之藉由該第四種共軛聚合物的製備流程如下列反應式5。於製備例8中，p及p’係各自獨立地為0，q及q’係各自獨立地為1。

反應式5包含前述

及

式(14)所示結構的共軛聚合物的製備：在氮氣下將式(9)所示結構的化合物(0.50mmol)、化合物12(0.25mmol)、化合物2(0.25mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](0.08mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.02mol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水氯苯(PhCl)，在130℃下攪拌4小時，將反應冷卻至室溫後將反應瓶的內容物倒至甲醇中析出固體。過濾收集沉澱物，並將該固體依序以甲醇、丙酮和氯仿進行索氏萃取(soxhlet)。最終將氯仿殘液倒至甲醇中再沉澱，再過濾收集沉澱物，以真空乾燥得到式(14)所示結構的共軛聚合物。其中，於式(14)中a=b=0.5。

依據上述該第四種共軛聚合物的製備方法，以特定的R基團製備如下列表3之共軛聚合物：

<共軛聚合物的製備，製備例9>

以下為該共軛聚合物的製備例9的說明。以下製備例9說明藉由一第五種共軛聚合物的製備方法所製備前述式(1)之共軛聚合物，共軛聚合物之主鏈中包含前述式(2-3)所示的基團。另外，於製備例9的式(1)之共軛聚合物中，係滿足以下條件：a及b係不為0，且c為0，a及b的和係為1，也就是說a及b係大於0且小於1，0<a<1且0<b<1，a+b=1。因此，式(1)的共軛聚合物於以下製備例9也可以表示為如製備例7的式(12)。製備例9之藉由該第五種共軛聚合物的製備流程如下列反應式6。於製備例9中，p及p’係各自獨立地為0，q及q’係各自獨立地為1。

[反應式6]

反應式6包含前述

及

式(15)所示結構的共軛聚合物的製備：在氮氣下將式(9)所示結構的化合物(0.50mmol)、化合物13(0.25mmol)、化合物2(0.25mmol)、三(2-呋喃基)膦[(o-toly)₃P](0.08mol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀[Pd₂(dba)₃](0.02mol)入料於100mL反應瓶中，加入35mL的無水氯苯(PhCl)，在130℃下攪拌4小時，將反應冷卻至室溫後將反應瓶的內容物倒至甲醇中析出固體。過濾收集沉澱物，並將該固體依序以甲醇、丙酮和氯仿進行索氏萃取(soxhlet)。最終將氯仿殘液倒至甲醇中再沉澱，再過濾收集沉澱物，以真空乾燥得到式(15)所示結構的共軛聚合物。其中，於式(15)中a=b=0.5。

依據上述該第四種共軛聚合物的製備方法，以特定的R基團製備如下列表4之共軛聚合物：

<紫外-可見光吸收光譜>

請參閱圖1A、圖1B、圖2A及圖2B的光譜圖，說明了前述共軛聚合物的紫外-可見光吸收光譜，前述共軛聚合物於紫外-可見光區有寬的吸收波長分佈以及高的吸收度，因此前述共軛聚合物可以做為寬能隙的電子給體材料。圖1A及圖1B是將共軛聚合物1~5及7~9溶解於氯仿中後以儀器所測得的紫外-可見光吸收光譜；圖2A及圖2B是將共軛聚合物1~5及7~9溶解於氯仿中後，塗佈於透明玻璃載片並乾燥形成固態成膜後，以儀器所測得的紫外-可見光吸收光譜。

<有機光電元件之結構>

本發明所述之有機光電元件包含但不限於有機發光二極體、有機薄膜電晶體、有機光伏元件(OPV)和有機光偵測器(OPD)，本發明係以有機光伏元件(OPV)為舉例。圖3是表示本發明中使用的有機光伏元件的結構例的剖面圖，該有機光伏元件包含：一第一電極80、積層於該第一電極80上方之一有機半導體層90，積層於該有機半導體層90上方之一第二電極100。另外，該有機光伏元件更可包含一基板70，該第一電極80係積層於該基板70的上方。其中，該有機半導體層90更包含積層於該第一電極80上方之一電子傳輸層91、積層於該電子傳輸層91上方之一主動層92及積層於該主動層92上方之一電洞傳輸層93；因此，該第二電極100係積層於該電洞傳輸層93的上方。

當然，本發明中也可以如圖4所示之有機光伏元件第二種態樣的結構，該有機光伏元件包含：該基板70、積層於該基板70上方之該第一電極80、積層於該第一電極80上方之該電洞傳輸層93，積層於該電洞傳輸層93上方之該主動層92，積層於該主動層92上方之該電子傳輸層91，積層於該電子傳輸層91上方之該第二電極100。另外，該有機光伏元件更可包含該基板70，該第一電極80係積層於該基板70的上方。

為方便說明及理解，以下是以圖3的有機光伏元件的結構做為實施方式。

該基板70較佳為使用具有機械強度、熱強度且具有透明性的玻璃基板或透明性樹脂膜。透明性樹脂膜可列舉：聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基丁醛、尼龍、聚醚醚酮、聚碸、聚醚碸、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺、聚丙烯等。

該第一電極80除了金、鉑、鉻、鎳等金屬以外，較佳為使用具有透明性的銦、錫等的金屬氧化物，複合金屬氧化物(銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等)。

該第二電極100可使用鹼金屬或鹼土類金屬，具體而言使用鋰、鎂、鈣。另外，錫或銀、鋁亦可較佳使用。

<有機光伏元件(OPV)的製作>

使用以下方式製備後述實施例1~13之有機太陽能電池，結果示於後述的表5。

製備有機光伏元件之前，將已圖樣化的ITO玻璃基板(12Ω/□)於超音波震盪槽中依序使用清潔劑、去離子水、丙酮及異丙醇分別清洗10分鐘。ITO玻璃基板經過超音波震盪清洗後，於紫外光臭氧(UV-ozone)清潔機中進行表面處理30分鐘。其中，玻璃基板即為前述之該基板70，ITO即為前述之該第一電極80，於圖3的結構中也就是陽極。

將醋酸鋅(Zn(OAc)₂)溶液旋轉塗佈於ITO玻璃基板上，在170℃下烘烤30分鐘以形成ZnO層(氧化鋅層)，即為前述之該電子傳輸層91。

接著，依照後述表5中的實施例1~13所列之共軛聚合物做為電子給體材料並與非富勒烯的電子受體材料以重量比為1：1的比例混和，並以氯苯為溶劑調製成主動層溶液，隨後將主動層溶液旋轉塗佈於前述ZnO層上，接著於氮氣中在100℃下烘烤10分鐘，以於ZnO層(該電子傳輸層91)上形成前述之該主動層92。接著，送入真空腔體內，加熱沉積三氧化鉬(MoO₃)金屬氧化物(約4nm)於該主動層92上以形成前述之該電洞傳輸層93。再接著，加熱沉積Ag金屬(約100nm)作為前述之電極該第二電極100，於圖3的結構中也就是陰極。

前述及表5中的非富勒烯的電子受體材料係選自下述化合物14、化合物15、化合物16、化合物17：

<有機光伏元件的電性分析>

有機光伏元件的量測區域經由金屬遮罩定義為0.04cm²。Keithley 2400作為電源供應器，以Lab-View程式控制，在照度100mW/cm²的AM1.5G模擬太陽光(SAN-EI XES-40S3)的照射下量測元件的電性，並以電腦程式記錄，得到電壓-電流曲線如圖5A及圖5B所示。

<有機光伏電池的能量轉換效率(PCE)分析>

表5中，Voc表示開路電壓(open voltage)、Jsc表示短路電流(short-circuit current)、FF表示填充因數(fill factor)、以及PCE表示能量轉換效率(energy conversion efficiency)。開路電壓及短路電流係各為電壓-電流密度曲線於X-軸及Y-軸的截距，當此兩值增加時，係較佳地增進有機光伏元件之效率。此外，填充因數為將曲線內可繪出之面積除以短路電流與開路電壓之乘積的值。當開路電壓、短路電流及填充因數等三值除以所照射之光時，可得到能量轉換效率，且以較高值為佳。由表5的結果可以發現，實施例1~13的有機光伏電池皆具有良好的能量轉換效率(PCE)，因此，由前述結果可知，以本發明的共軛聚合物做為電子給體材料時，能夠提高可見光區的吸收以改善與非富勒烯的電子受體材料的能階的匹配性，所以能夠有效提升有機光伏電池的能量轉換效率(PCE)。特別說明的是，當改變不同的電子給體材料時，又以實施例2的共軛聚合物3表現為最佳。

雖然本發明已透過特定具體實施例揭露和說明，然本發明適用於各種其他具體實施例對本領域具有通常知識者係為顯而易見。因此，本發明之保護範圍當是本案所附之申請專利範圍所界定者為準。

70:基板

80:第一電極

90:有機半導體層

91:電子傳輸層

92:主動層

93:電洞傳輸層

100:第二電極

Claims

一種共軛聚合物，該共軛聚合物包含如下述式(1)所示的結構：
其中，式(1)所示的結構的重複單元係為第一重複單元、第二重複單元及第三重複單元，該第一重複單元的結構係為
，該第二重複單元的結構係為
，該第三重複單元的結構係為
，該第一重複單元、該第二重複單元及該第三重複單元係為彼此不相同的重複單元；A¹、A²及A³係各自獨立地為下述式(2)、式(2-1)或式(2-2)的基團：

R¹和R²係各自獨立地為具有1至40個碳原子之碳基，R¹和R²係為不相同的基團；R⁰係為仲胺基、未經取代的或具有取代基的芳基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳基；Ar¹至Ar⁹係各自獨立地為未經取代的或具有取代基的芳香環基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳環基；a、b及c係表示莫爾分率之實數，0<a
1，0
b<1，0
c<1，且a、b及c的和係為1；p、p’、q、q’、r及r’係各自獨立地為0、1或2。
如申請專利範圍第1項所述之共軛聚合物，其中，Ar¹、Ar⁴及Ar⁷係各自獨立地為如下列式(3)所示之基團：
其中，R³和R⁴係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基、雜芳基或-Si(R⁹)₃基，R⁵至R⁹係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。
如申請專利範圍第2項所述之共軛聚合物，其中，芳基係為
，n₁係為1、2、3、4或5，R¹⁰係為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。
如申請專利範圍第2項所述之共軛聚合物，其中，雜芳基係為
，n₂係為1、2、3、4或5，R¹¹至R¹³係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。
如申請專利範圍第1項所述之共軛聚合物，其中，Ar²、Ar³、Ar⁵、Ar⁶、Ar⁸及Ar⁹係各自獨立地為
或
，n₃及n₄係為1、2或3；R¹⁴至R¹⁷係各自獨立地為H、F、Cl、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基或雜芳基，或係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基；R⁶至R⁸係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。
如申請專利範圍第5項所述之共軛聚合物，其中，Ar¹、Ar⁴及Ar⁷係各自獨立地為如下列式(3)所示之基團：
R³和R⁴係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基、雜芳基或-Si(R⁹)₃基，R⁹係為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。
如申請專利範圍第6項所述之共軛聚合物，其中，芳基係為
，n₁係為1、2、3、4或5，R¹⁰係為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。
如申請專利範圍第6項所述之共軛聚合物，其中，雜芳基係為
，n₂係為1、2、3、4或5，R¹¹至R¹³係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基。
如申請專利範圍第1項所述之共軛聚合物，其中，R⁰係為未經取代的或具有取代基的苯基、未經取代的或具有取代基的噻吩基，或者為未經取代的或具有取代基的吡嗪基。
一種共軛聚合物，該共軛聚合物包含如下述式(5)所示的結構：
其中，A¹係為下述式(4)的基團：
R係為具有1至40個碳原子之碳基；Ar²及Ar³係各自獨立地為未經取代的或具有取代基的芳香環基，或者為未經取代的或具有取代基的雜芳環基；Ar¹係為如下列式(3)所示之基團：
其中，R³和R⁴係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基、-Si(R⁹)₃基或
基團，R⁵至R⁹係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基；n₂係為1、2、3、4或5，R¹¹至R¹³係各自獨立地為H、F、Cl、R⁵、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基或-Si(R⁹)₃基；且，R¹¹至R¹³中至少其中之一為F或Cl； a係表示莫爾分率之實數，a係為1；p及p’係各自獨立地為0、1或2。
如申請專利範圍第10項所述之共軛聚合物，其中，Ar²及Ar³係各自獨立地為
或
，n₃及n₄係為1、2或3；R¹⁴至R¹⁷係各自獨立地為H、F、Cl、-CN基、-OR⁶基、-SR⁷基、-C(=O)OR⁸基、芳基或雜芳基，或係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基；R⁶至R⁸係各自獨立地為具有4至30個碳之直鏈、支鏈或環狀烷基，或係各自獨立地為鏈上具有4至30個碳之烯基或炔基，或係各自獨立地為鏈上一個或多個H被鹵素、-CN基或-Si基取代的具有4至30個碳之烷基、烯基或炔基。
如申請專利範圍第11項所述之共軛聚合物，其中，Ar²及Ar³係為
基團。
如申請專利範圍第10項所述之共軛聚合物，其中，Ar¹係為
基團或
基團。
一種有機光伏元件，其包括申請專利範圍第1或10項所述之共軛聚合物。
如申請專利範圍第14項所述之有機光伏元件，其中，該有機光伏元件至少包括：一基板(70)、積層於該基板(70)上方之一第一電極(80)、積層於該第一電極(80)上方之一電子傳輸層(91)，積層於該電子傳輸層(91)上方之一主動層(92)，積層於該主動層(92)上方之一電洞傳輸層(93)，積層於該電洞傳輸層(93)上方之一第二電極(100)，該主動層(92)係包含該共軛聚合物。
如申請專利範圍第14項所述之有機光伏元件，其中，該有機光伏元件至少包括：一基板(70)、積層於該基板(70)上方之一第一電極(80)、積層於該第一電極(80)上方之一電洞傳輸層(93)，積層於該電洞傳輸層(93)上方之一主動層(92)，積層於該主動層(92)上方之一電子傳輸層(91)，積層於該電子傳輸層(91)上方之一第二電極(100)，該主動層(92)係包含該共軛聚合物。