[发明专利]共轭聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及新型苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-2,6-二基和噻吩并[3,4-b]噻唑-4,6-二基的交替聚合物，它们的制备方法和其中使用的单体，含有它们的共混物、混合物和组合物，聚合物、共混物、混合物和组合物在有机电子（OE）器件、尤其是有机光伏（OPV）器件中作为半导体的用途，以及涉及包含这些聚合物、共混物、混合物或组合物的OE和OPV器件。

背景

近年来存在着对用于电子应用的共轭的、半导体聚合物增长的兴趣。一个重要的特定领域是有机光伏器件（OPV）。已发现共轭聚合物在OPV中的用途，因为它们容许通过溶液加工技术如旋转铸模、浸渍涂覆或喷墨印刷来制造器件。与用于制造无机薄膜器件的蒸发技术相比，溶液加工可更廉价且更大规模地进行。目前，基于聚合物的光伏器件达到最高8%的效率。

由于共轭聚合物作为太阳能的主要吸收剂，因此低带隙是设计理想聚合物的基本要求以吸收最大值的太阳光谱。用以提供具有窄带隙的共轭聚合物通常使用的策略是利用在聚合物骨架内部的由富电子给体单元和贫电子受体单元组成的交替共聚物。

然而，在现有技术中建议的用于离子OPV器件中的共轭聚合物仍然遭受某些缺点。例如，许多聚合物在通常使用的有机溶剂中遭受有限的溶解性，这可能抑制它们用于基于溶液加工的器件生产方法的适用性，或者在OPV体异质结器件中仅显示有限的功率转换效率，或者仅具有有限的载流子迁移率，或者难以合成并需要不适合于大规模生产的合成方法。

因此，仍存在着对于易于合成（尤其是通过适于大规模生产的方法）、显示良好的结构组织和成膜性质、展示良好的电子性质（尤其是高载流子迁移率）、良好的加工性（尤其是在有机溶剂中的高溶解性）、以及在空气中的高稳定性的有机半导体（OSC）材料的需求。尤其是对于在OPV电池中的用途而言，存在着对于具有低带隙的OSC材料的需求，与现有技术的聚合物相比，其使得能够通过光活化层来改善光捕获且可导致较高的电池效率。

本发明的目的在于提供用作有机半导体材料的化合物，其不具有如上所述现有技术材料的缺陷，易于合成，尤其是通过适于大规模生产的方法合成，且尤其显示出良好的加工性、高稳定性、在有机溶剂中良好的溶解性、高载流子迁移率和低带隙。本发明的另一个目的在于扩展专业人员可获得的OSC材料的范围。本发明的其它目的在于对于专业人员将由以下详细说明而立即变得明显。

本发明的发明人已发现以上目的的一个或多个可通过提供苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,6-二基和噻吩并[3,4-b]噻唑-4,6-二基单元的共轭的交替共聚物来实现，其中所述苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,6-二基和噻吩并[3,4-b]噻唑-4,6-二基单元优选地被烷基、氟代烷基、酮基或酯基取代。

包含噻吩[3,4-d]噻唑-4,6-二基单元的聚合物公开于US2008/0200634A1和Bull.Korean Chem.Soc.2007,28,2511-2513。然而，这些记载未披露本发明的交替共聚物。

已发现根据本发明所要求的共轭聚合物显示良好的可加工性以及在有机溶剂中的高溶解性，并因此尤其适合于使用溶液加工方法的大规模生产。同时，它们显示低带隙、高载流子迁移率、BHJ太阳能电池中的高外量子效率、当用于p/n-型共混物（例如与富勒烯共混）时良好的形态、高氧化稳定性，并为用于有机电子OE器件、尤其是OPV器件的具有高功率转换效率的有前途材料。

概述

本发明涉及下式所示的共轭聚合物

其中

R¹至R⁵彼此独立、且每次出现时相同或不同地表示H、卤素、或任选取代的碳基或烃基，其中一个或多个C原子任选地被杂原子代替，和

n为>1的整数。

本发明进一步涉及适用于制备式I所示的聚合物的单体。

本发明进一步涉及式I所示的聚合物作为p-型半导体的用途。

本发明进一步涉及根据本发明的聚合物在半导体材料、组合物、聚合物共混物、器件或器件组件中作为电子给体成分的用途。

本发明进一步涉及包含式I所示的聚合物作为电子给体成分、并优选还包含一种或多种具有电子受体性质的化合物或者聚合物的半导体材料、组合物、聚合物共混物、器件或者器件组件。