[發明專利]含有無規分布的不同側鏈的無規聚合共軛聚合物

有效

• 申請號: 201780062951.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN109890867B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 顏河;姚化桐
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 孫微;金小芳

一種共軛聚合物，其包含五個或更多個下式的重復單元，其中本文限定了x、y、n、Ar₁、Ar₂’和Ar₂”。此外，一種包含該共軛聚合物的有機電子(OE)器件，所述共軛聚合物包含五個或更多個下式的重復單元，其中本文限定了x、y、n、Ar₁、Ar₂’和Ar₂”。進一步地，該OE器件包括有機太陽能電池(OSC)。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年10月11日提交的美國臨時專利申請No. 62/496,208的優先權，其全部內容以引用的方式結合于此。

技術領域

本發明涉大體上及一種供體-受體共軛聚合物、其制備方法以及其中所使用的中間物。本發明涉及包含這種聚合物的配方作為半導體在有機電子(OE)器件中、特別是在有機光伏(OPV)器件及有機場效晶體管(OFET)器件中的應用，本發明還涉及由該配方制成的相應的OE及OPV器件。

背景技術

近年來，對于將包括共軛聚合物的有機半導體用于多種電子應用越來越感興趣。一個重要領域是有機光伏領域。由于有機半導體 (OSC)能以溶液加工技術(如旋涂和印刷)制造器件。因而OSC 可用于有機光伏領域。相對于用于制造無機薄膜器件的蒸發技術，溶液加工可以以更大規模進行，并且通常比蒸發技術廉價。

很多報道顯示共軛聚合物上側鏈的尺寸對有機太陽能電池的性能有顯著影響。當側鏈太短時，聚合物的將變得不溶，這將使得有機太陽能電池難以加工。當側鏈太長時，聚合物的遷移率將急劇下降，繼而導致較差的性能。而且，側鏈的尺寸會影響有機太陽能電池的形貌，而形貌是實現高效有機太陽能電池的關鍵因素。因此，很多研究者花費大量的時間與精力關注調節聚合物側鏈的尺寸從而優化OPV 的性能。由于研究者通常需要從頭開始合成才可以調節合成，故這是一個耗時的過程。

另外，有時候有些側鏈的合成不能直接從市售可得的原料開始。比如，基于PffBT4T-C9C13:PC71BM的單層有機太陽能電池實現了光電轉化效率(PCE)為11.7％(目前的PCE紀錄)。然而，該11.7％聚合物中所用的側鏈并不是以非常低的價格市售可得的兩種烷基鏈 2-辛基十二烷基或者2-葵基十四烷基。相反地，該11.7％聚合物中所用的烷基鏈為在實驗室并通過冗長的合成路線合成的專門制備的側鏈。盡管該側鏈產生了最優的性能，但合成該側鏈的成本過高。所以，這個例子不但說明了具有最優側鏈的重要性，而且強調了需要以低成本容易地優化側鏈的方案。為了使有機太陽能電池可以取得商業上的成功，制造低成本的高性能有機太陽能電池是非常重要的。

發明內容

在一個實施方案中，本發明主題涉及一種共軛聚合物，其含有五個或更多個下式的重復單元

其中

x和y是表示摩爾分數的實數，其中0x1，0y1，且x和 y之和等于或小于1；

n是5或更大的整數；

每個Ar₁獨立地選自由未取代或取代的單環、雙環和多環的亞芳基以及未取代或取代的單環、雙環和多環的雜亞芳基構成的組，其中，每個Ar可含有一至五個彼此稠合或連接的所述亞芳基或雜亞芳基；并且

每個Ar₂’和Ar₂”獨立地選自由取代的單環、雙環和多環的亞芳基以及取代的單環、雙環和多環的雜亞芳基組成的組，其中Ar₂’和 Ar₂”可含有一至五個彼此稠合或連接的所述亞芳基或雜亞芳基；其中 Ar₂’和Ar₂”具有的取代基包括但不限于烷基側鏈；并且其中Ar₂”具有和Ar₂”幾乎相同的化學結構，不同之處在于Ar₂”上的取代基與Ar₂’上的取代基不同。