特許 6977922 重合体およびこれを含む有機太陽電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6977922

(24)【登録日】2021年11月15日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】重合体およびこれを含む有機太陽電池

(51)【国際特許分類】

   C08G 61/12 20060101AFI20211125BHJP

   C08L 65/00 20060101ALI20211125BHJP

   C08K 5/45 20060101ALI20211125BHJP

   H01L 51/46 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   C08G61/12

   C08L65/00

   C08K5/45

   H01L31/04 152B

   H01L31/04 152G

【請求項の数】13

【全頁数】66

(21)【出願番号】特願2019-554381(P2019-554381)

(86)(22)【出願日】2019年2月26日

(65)【公表番号】特表2020-516706(P2020-516706A)

(43)【公表日】2020年6月11日

(86)【国際出願番号】KR2019002311

(87)【国際公開番号】WO2019177284

(87)【国際公開日】20190919

【審査請求日】2019年10月9日

(31)【優先権主張番号】10-2018-0028525

(32)【優先日】2018年3月12日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジヨン

(72)【発明者】

【氏名】チョイ、ドゥーワン

(72)【発明者】

【氏名】リム、ボギュ

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジ フーン

【審査官】 中川 裕文

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１８−５００４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３４３５７８３（ＣＮ，Ａ）

【文献】 Highly Efficient Photovoltaic Polymers Based on Benzodithiophene and Quinoxaline with Deeper HOMO Levels，Macromolecules，2015年，Vol.48，p.5172-5178

【文献】 Fluorinated and Alkylthiolated Polymeric Donors Enable both Efficient Fullerene and Nonfullerene Polymer Solar Cells，Advanced Functional Materials，2018年01月15日，Vol.28，1706404

【文献】 A feasible random copolymer approach for high-efficiency polymeric photovoltaic cells，Journal of Materials Chemistry A，2016年，Vol.4，p.11439-11445

【文献】 Selenium-substituted polymers for improved photovoltaic performance，Physical Chemistry Chemical Physics，2016年，Vol.18，p.7978-7986

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｇ ６１／００− ６１／１２

Ｃ０８Ｋ ３／００− １３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００−１０１／１４

Ｈ０１Ｌ ５１／４６

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記化学式１で表される第１単位；
下記化学式２で表される第２単位；および
下記化学式３−７で表される第３単位を含む重合体：
［化学式１］

【化1】

［化学式２］

【化2】

［化学式３−７］

【化14】

前記化学式１、化学式２、化学式３−７において、
Ｘ１〜Ｘ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ａ１〜Ａ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基であり、
Ｃｙ１〜Ｃｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｙ３及びＹ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ"、Ｎ、ＳｉＲ"、Ｐ、またはＧｅＲ"であり、
Ｒ、Ｒ'、およびＲ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオ基；置換もしくは非置換のアリールチオ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｒ"、Ｒ９及びＲ１０は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオ基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；または置換もしくは非置換のアルキルチオ基である。

【請求項2】

前記第１単位は、下記化学式１−１で表されるものである、請求項１に記載の重合体：
［化学式１−１］

【化5】

前記化学式１−１において、
Ｘ７およびＸ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ｒ、Ｒ'、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｘ１、Ｘ２、Ａ１およびＡ２は、前記化学式１で定義したものと同じである。

【請求項3】

前記第１単位は、下記化学式１−２で表されるものである、請求項１に記載の重合体：
［化学式１−２］

【化6】

前記化学式１−２において、
Ｒ１１、Ｒ１２、Ａ１およびＡ２は、前記化学式１で定義したものと同じである。

【請求項4】

前記第２単位は、下記化学式２−１で表されるものである、請求項１または２に記載の重合体：
［化学式２−１］

【化7】

前記化学式２−１において、
Ｒ３〜Ｒ６、Ａ３およびＡ４は、前記化学式２で定義したものと同じである。

【請求項5】

前記重合体は、下記化学式５で表される単位を含むものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の重合体：
［化学式５］

【化17】

前記化学式５において、
ｌは、モル分率であって、０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍは、モル分率であって、０＜ｍ＜１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
Ａは、前記化学式１で表される第１単位であり、
Ｂは、前記化学式２で表される第２単位であり、
ＣおよびＣ'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、前記化学式３−７で表される第３単位であり、
ｎは、単位の繰り返し数であって、１〜１０，０００の整数である。

【請求項6】

前記重合体は、下記化学式５−８及び５−９のうちのいずれか１つである、請求項１から４のいずれか一項に記載の重合体：
［化学式５−８］

【化25】

［化学式５−９］

【化26】

前記化学式５−８及び５−９において、
Ａ１、Ａ２、Ｒ１１およびＲ１２は、前記化学式１で定義したものと同じであり、
Ｒ１０７およびＲ１０８は、互いに同一または異なり、それぞれ水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基またはハロゲン基であり、
Ｒ１０９及びＲ１１０は、互いに同一または異なり、それぞれ水素；または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
ｌは、モル分率であって、０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍは、モル分率であって、０＜ｍ＜１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
ｎは、単位の繰り返し数であって、１〜１０，０００の整数である。

【請求項7】

前記重合体は、下記化学式６−９〜６−１２、６−２４〜６−２７のうちのいずれか１つである、請求項１から４のいずれか一項に記載の重合体：
［化学式６−９］

【化35】

［化学式６−１０］

【化36】

［化学式６−１１］

【化37】

［化学式６−１２］

【化38】

［化学式６−２４］

【化50】

［化学式６−２５］

【化51】

［化学式６−２６］

【化52】

［化学式６−２７］

【化53】

前記化学式６−９〜６−１２、６−２４〜６−２７において、
ｌは、モル分率であって、０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍは、モル分率であって、０＜ｍ＜１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
ｎは、単位の繰り返し数であって、１〜１０，０００の整数である。

【請求項8】

第１電極と、
前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層とを含み、
前記光活性層は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の重合体を含むものである有機太陽電池。

【請求項9】

前記光活性層は、電子供与体および電子受容体を含み、
前記電子供与体は、前記重合体を含むものである、請求項８に記載の有機太陽電池。

【請求項10】

前記電子受容体は、非フラーレン（ｎｏｎ−ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）系化合物を含むものである、請求項９に記載の有機太陽電池。

【請求項11】

前記非フラーレン系化合物は、下記化学式Ａで表されるものである、請求項１０に記載の有機太陽電池：
［化学式Ａ］

【化57】

前記化学式Ａにおいて、
Ｒａ〜Ｒｆは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
Ｌａ〜Ｌｄは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換の２価のヘテロ環基であり、
ＭａおよびＭｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基；または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
ｐおよびｑは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、０〜２の整数であり、
ｐまたはｑが２の場合、括弧内の構造は、互いに同一である。

【請求項12】

前記電子受容体は、下記化学式Ａ−１〜Ａ−６のうちのいずれか１つである、請求項９から１１のいずれか一項に記載の有機太陽電池：
［化学式Ａ−１］

【化58】

［化学式Ａ−２］

【化59】

［化学式Ａ−３］

【化60】

［化学式Ａ−４］

【化61】

［化学式Ａ−５］

【化62】

［化学式Ａ−６］

【化63】

【請求項13】

前記電子供与体と前記電子受容体との質量比は、２：１〜１：５である、請求項９から１２のいずれか一項に記載の有機太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１８年３月１２日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０−２０１８−００２８５２５号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。

【0002】

本明細書は、重合体およびこれを含む有機太陽電池に関する。

【背景技術】

【0003】

有機太陽電池は、光起電力効果（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）を応用することにより太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換できる素子である。太陽電池は、薄膜を構成する物質によって、無機太陽電池と有機太陽電池に分けられるが、従来の無機太陽電池はすでに経済性と材料上の需給において限界を見せていることから、加工が容易かつ安価であり、多様な機能性を有する有機太陽電池が長期的な代替エネルギー源として注目されている。

【0004】

太陽電池は、太陽エネルギーからできるだけ多くの電気エネルギーを出力できるように効率を高めることが重要であるが、効率を高めるためには、半導体の内部でできるだけ多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を損失なく外部に引き出すことも重要である。電荷が損失する原因の一つが、生成された電子および正孔が再結合によって消滅することである。生成された電子や正孔が損失なく電極に伝達されるための方法として多様な方法が提示されているが、ほとんど追加の工程が要求され、これによって製造費用が上昇しかねない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本明細書は、重合体およびこれを含む有機太陽電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書の一実施態様は、
下記化学式１で表される第１単位；
下記化学式２で表される第２単位；および
下記化学式３または４で表される第３単位を含む重合体を提供する。
［化学式１］

【化1】

［化学式２］

【化2】

［化学式３］

【化3】

［化学式４］

【化4】

前記化学式１〜４において、
Ｘ１〜Ｘ６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ａ１〜Ａ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基であり、
Ｃｙ１〜Ｃｙ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｑ１およびＱ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＯまたはＳであり、
Ｒ、Ｒ'、Ｒ"およびＲ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオ基；置換もしくは非置換のアリールチオ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；または置換もしくは非置換のアルキルチオ基である。

【0007】

また、本明細書の一実施態様は、
第１電極と、
前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層とを含み、
前記光活性層は、前記重合体を含むものである有機太陽電池を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本明細書の一実施態様に係る重合体は、電気伝導性物質で熱的安定性を有し、優れた溶解度および高い電子移動度を有する。したがって、有機太陽電池に適用する場合に、優れた電力変換効率を示すことができる。

【0009】

また、本明細書の一実施態様に係る前記重合体は、ＨＯＭＯエネルギー準位が高く、これを光活性層の電子供与体として含む前記有機太陽電池は、開放電圧特性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池を示す図である。

【図2】製造例で合成された化学式ＫのＮＭＲスペクトルを示す図である。

【図3】製造例で合成された化学式Ｋ−１のＮＭＲスペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本明細書についてより詳細に説明する。

【0012】

本明細書において、「単位」とは、重合体の単量体に含まれる繰り返し構造であって、単量体が重合によって重合体内に結合した構造を意味する。

【0013】

本明細書において、「単位を含む」の意味は、重合体内の主鎖に含まれるという意味である。

【0014】

本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。

【0015】

本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。

【0016】

本明細書において、エネルギー準位は、エネルギーの大きさを意味するものである。したがって、真空準位からマイナス（−）方向にエネルギー準位が表示される場合にも、エネルギー準位は、該当エネルギー値の絶対値を意味すると解釈される。例えば、ＨＯＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最高占有分子オービタル（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。また、ＬＵＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最低非占有分子オービタル（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。

【0017】

本明細書の一実施態様は、前記化学式１で表される第１単位；前記化学式２で表される第２単位；および前記化学式３または４で表される第３単位を含む重合体を提供する。

【0018】

具体的には、前記化学式１で表される第１単位にハロゲン基、好ましくは、フッ素が置換されていてもよいが、これによって、ＨＯＭＯエネルギー準位が低くなり、開放電圧が向上する効果を得ることができる。

【0019】

本明細書において、置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。

【0020】

前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。

【0021】

本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択された１個以上の置換基で置換されているか、前記例示された置換基のうち２以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。

【0022】

本明細書において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素がある。

【0023】

本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜５０のものが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、１−メチル−ブチル、１−エチル−ブチル、ペンチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ヘプチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、ｎ−オクチル、ｔｅｒｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、１−エチル−プロピル、１，１−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、２−メチルヘキシル、４−メチルヘキシル、および５−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。

【0024】

本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数３〜６０のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、３−メチルシクロペンチル、２，３−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、３−メチルシクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、２，３−ジメチルシクロヘキシル、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルなどがあるが、これらに限定されない。

【0025】

本明細書において、前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数６〜２５のものが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、およびターフェニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。

【0026】

本明細書において、前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数１０〜２４のものが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、およびフルオレニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。

【0027】

本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。

【0028】

本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらは、それぞれ２価の基であることは除けば、前述したアリール基の説明が適用可能である。

【0029】

本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｉ−プロピルオキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシなどがあるが、これらに限定されるものではない。

【0030】

本明細書において、前記アルキルチオ基は、−Ｓ−Ｒ（Ｒは、アルキル基）で表される置換基を意味し、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０のものが好ましい。具体的には、メチルチオ、エチルチオ、ｎ−プロピルチオ、イソプロピルチオ、ｉ−プロピルチオ、ｎ−ブチルチオ、イソブチルチオ、ｔｅｒｔ−ブチルチオ、ｓｅｃ−ブチルチオ、ｎ−ペンチルチオ、ネオペンチルチオ、イソペンチルチオ、ｎ−ヘキシルチオ、３，３−ジメチルブチルチオ、２−エチルブチルチオ、ｎ−オクチルチオ、ｎ−ノニルチオ、ｎ−デシルチオ、ベンジルチオ、およびｐ−メチルベンジルチオなどがあるが、これらに限定されるものではない。

【0031】

本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオ基、およびアリールスルホキシ基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の通りである。具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ、ｐ−トリルオキシ、ｍ−トリルオキシ、３，５−ジメチル−フェノキシ、２，４，６−トリメチルフェノキシ、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ、３−ビフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、４−メチル−１−ナフチルオキシ、５−メチル−２−ナフチルオキシ、１−アントリルオキシ、２−アントリルオキシ、９−アントリルオキシ、１−フェナントリルオキシ、３−フェナントリルオキシ、９−フェナントリルオキシ、ベンジルオキシ、およびｐ−メチルベンジルオキシなどがあり、アリールチオ基としては、フェニルチオ基、２−メチルフェニルチオ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基などがあり、アリールスルホキシ基としては、ベンゼンスルホキシ基、ｐ−トルエンスルホキシ基などがあるが、これらに限定されない。

【0032】

本明細書において、アルキルチオ基およびアルキルスルホキシ基中のアルキル基は、前述したアルキル基の例示の通りである。具体的には、アルキルスルホキシ基としては、メチルスルホキシ基、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されない。

【0033】

本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜４０のものが好ましい。具体例としては、ビニル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、１，３−ブタジエニル、アリル、１−フェニルビニル−１−イル、２−フェニルビニル−１−イル、２，２−ジフェニルビニル−１−イル、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル、スチルベニル基、およびスチレニル基などがあるが、これらに限定されない。

【0034】

本明細書において、アミン基は、炭素数は特に限定されないが、１〜３０のものが好ましい。アミン基は、Ｎ原子に、アリール基、アルキル基、アリールアルキル基、およびヘテロ環基などで置換されていてもよいし、アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、およびトリフェニルアミン基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

【0035】

本明細書において、ヘテロ環基は、炭素でない原子、異種原子を１以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、Ｏ、Ｎ、Ｓｅ、およびＳなどからなる群より選択される原子を１以上含むことができる。ヘテロ環基の炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜６０のものが好ましい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンズオキサゾール基、ベンズイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾフラニル基、およびセレナジアゾリル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

【0036】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１〜Ｘ５は、それぞれＳである。

【0037】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ６は、ＮＲであり、前記Ｒは、炭素数１〜２０のアルキル基である。

【0038】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ６は、ＮＲであり、前記Ｒは、エチルヘキシルである。

【0039】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ６は、ＮＲであり、前記Ｒは、２−エチルヘキシルである。

【0040】

本明細書の一実施態様において、前記Ａ１〜Ａ４は、それぞれフッ素である。

【0041】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１およびＣｙ２は、それぞれ炭素数２〜１０のヘテロ環基である。

【0042】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１およびＣｙ２は、それぞれチオフェン基である。

【0043】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、ヘテロ環基である。

【0044】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、アルキル基またはアリール基で置換されたヘテロ環基である。

【0045】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、ヘテロ原子としてＳ、Ｓｅ、および／またはＮを含むヘテロ環基である。

【0046】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、ピラジニル基である。

【0047】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、アルキル基またはアリール基で置換されたピラジニル基である。

【0048】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、セレナジアゾール基である。

【0049】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、１，２，５−セレナジアゾリル基である。

【0050】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、チアジアゾリル基である。

【0051】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、１，２，５−チアジアゾリル基である。

【0052】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、トリアゾール基である。

【0053】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ３は、アルキル基またはアリール基で置換されたトリアゾール基である。

【0054】

本明細書の一実施態様において、前記Ｑ１およびＱ２は、それぞれＯである。

【0055】

本明細書の一実施態様において、前記Ｑ１およびＱ２は、それぞれＳである。

【0056】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ水素である。

【0057】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれ置換もしくは非置換のアルコキシ基である。

【0058】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれ炭素数１〜２０のアルコキシ基である。

【0059】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれドデシルオキシである。

【0060】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれ（エチルヘキシル）オキシである。

【0061】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれ（２−エチルヘキシル）オキシである。

【0062】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれハロゲン基である。

【0063】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれフッ素である。

【0064】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ７およびＲ８は、それぞれ水素である。

【0065】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数１〜２０のアルキル基である。

【0066】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数５〜１５のアルキル基である。

【0067】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれヘキシルである。

【0068】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれエチルヘキシルである。

【0069】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ２−エチルヘキシルである。

【0070】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれブチルヘキシルである。

【0071】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ２−ブチルヘキシルである。本明細書の一実施態様において、前記第１単位は、下記化学式１−１で表されてもよい。
［化学式１−１］

【化5】

【0072】

前記化学式１−１において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｘ１、Ｘ２、Ａ１およびＡ２は、前記化学式１で定義したものと同じであり、
Ｘ７およびＸ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅである。

【0073】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ７およびＸ８は、それぞれＳである。

【0074】

本明細書の一実施態様において、前記第１単位は、下記化学式１−２で表されてもよい。
［化学式１−２］

【化6】

【0075】

前記化学式１−２において、
Ｒ１１、Ｒ１２、Ａ１およびＡ２は、前記化学式１で定義したものと同じである。

【0076】

本明細書の一実施態様において、前記化学式１−２において、Ａ１およびＡ２は、それぞれフッ素である。

【0077】

本明細書の一実施態様において、前記化学式１−２において、Ａ１およびＡ２は、それぞれ塩素である。

【0078】

本明細書の一実施態様において、前記第１単位は、下記化学式１−２−１または１−２−２で表されてもよい。
［化学式１−２−１］

【化7】

［化学式１−２−２］

【化8】

【0079】

本明細書の一実施態様において、前記第２単位は、下記化学式２−１で表されてもよい。
［化学式２−１］

【化9】

【0080】

前記化学式２−１において、
Ｒ３〜Ｒ６、Ａ３およびＡ４は、前記化学式２で定義したものと同じである。

【0081】

本明細書の一実施態様において、前記第３単位は、下記化学式３−１〜３−３のうちのいずれか１つで表されてもよい。
［化学式３−１］

【化10】

［化学式３−２］

【化11】

［化学式３−３］

【化12】

【0082】

前記化学式３−１〜３−３において、
Ｒ７、Ｒ８、Ｑ１およびＱ２は、前記化学式３および４で定義したものと同じであり、
Ｘ９は、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲ"、Ｎ、ＳｉＲ"、Ｐ、またはＧｅＲ"であり、
Ｒ、Ｒ'、Ｒ"、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオ基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。

【0083】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ９は、Ｓである。

【0084】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ９は、Ｓｅである。

【0085】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ９は、ＮＲであり、前記Ｒは、置換もしくは非置換のアルキル基である。

【0086】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ９は、ＮＲであり、前記Ｒは、炭素数１〜２０のアルキル基である。

【0087】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ９は、ＮＲであり、前記Ｒは、エチルヘキシルである。

【0088】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ９は、ＮＲであり、前記Ｒは、２−エチルヘキシルである。

【0089】

本明細書の一実施態様において、前記Ｙ１〜Ｙ４は、それぞれＮである。

【0090】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１９は、置換もしくは非置換のアルキル基である。

【0091】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１９は、炭素数１〜３０のアルキル基である。

【0092】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１９は、炭素数１〜１５のアルキル基である。

【0093】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１９は、エチルヘキシルである。

【0094】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１９は、２−エチルヘキシルである。

【0095】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ９およびＲ１０は、それぞれ置換もしくは非置換のアリールオキシ基である。

【0096】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ９およびＲ１０は、それぞれ置換もしくは非置換の（オクチルオキシ）フェニルである。

【0097】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ９およびＲ１０は、それぞれ炭素数１〜２０のアルキル基である。

【0098】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ９およびＲ１０は、それぞれ炭素数５〜１５のアルキル基である。

【0099】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ９およびＲ１０は、それぞれオクチルである。

【0100】

本明細書の一実施態様において、前記第３単位は、下記化学式３−４〜３−９のうちのいずれか１つで表されてもよい。
［化学式３−４］

【化13】

［化学式３−５］

【化14】

［化学式３−６］

【化15】

［化学式３−７］

【化16】

［化学式３−８］

【化17】

［化学式３−９］

【化18】

【0101】

前記化学式３−４〜３−９において、
Ｒ７〜Ｒ１０およびＲ１９は、前記化学式３−１〜３−３で定義したものと同じである。

【0102】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、下記化学式５で表される単位を含むことができる。
［化学式５］

【化19】

【0103】

前記化学式５において、
ｌは、モル分率であって、０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍは、モル分率であって、０＜ｍ＜１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
Ａは、前記化学式１で表される第１単位であり、
Ｂは、前記化学式２で表される第２単位であり、
ＣおよびＣ'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、前記化学式３または化学式４で表される第３単位であり、
ｎは、単位の繰り返し数であって、１〜１０，０００の整数である。

【0104】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、下記化学式５−１または５−２で表される単位を含むことができる。
［化学式５−１］

【化20】

［化学式５−２］

【化21】

【0105】

前記化学式５−１および５−２において、
Ｘ１〜Ｘ６は、Ａ１〜Ａ４、Ｃｙ１〜Ｃｙ３、Ｑ１、Ｑ２、Ｒ、Ｒ'、Ｒ"、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびＲ１２は、前記化学式１〜４で定義したものと同じであり、
１、ｍおよびｎは、前記化学式５で定義したものと同じであり、
Ｘ１５およびＸ１６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ、またはＴｅであり、
Ｃｙ１３は、置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
Ｑ１１およびＱ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ＯまたはＳであり、
Ｒ１７およびＲ１８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオ基；置換もしくは非置換のアリールチオ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。

【0106】

本明細書の一実施態様において、前記Ｑ１１およびＱ１２は、それぞれＯである。

【0107】

本明細書の一実施態様において、前記Ｑ１１およびＱ１２は、それぞれＳである。

【0108】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれ置換もしくは非置換のアルコキシ基である。

【0109】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれ炭素数１〜２０のアルコキシ基である。

【0110】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれドデシルオキシである。

【0111】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれ（エチルヘキシル）オキシである。

【0112】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれ（２−エチルヘキシル）オキシである。

【0113】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれハロゲン基である。

【0114】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれフッ素である。

【0115】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれ水素である。

【0116】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、ヘテロ環基である。

【0117】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、アルキル基またはアリール基で置換されたヘテロ環基である。

【0118】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、ヘテロ原子としてＳ、Ｓｅ、および／またはＮを含むヘテロ環基である。

【0119】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、ピラジニル基である。

【0120】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、アルキル基またはアリール基で置換されたピラジニル基である。

【0121】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、セレナジアゾール基である。

【0122】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、１，２，５−セレナジアゾリル基である。

【0123】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、チアジアゾリル基である。

【0124】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、１，２，５−チアジアゾリル基である。

【0125】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、トリアゾール基である。

【0126】

本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１３は、アルキル基またはアリール基で置換されたトリアゾール基である。

【0127】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１５は、Ｓである。

【0128】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１６は、ＮＲであり、前記Ｒは、炭素数１〜２０のアルキル基である。

【0129】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１６は、ＮＲであり、前記Ｒは、エチルヘキシルである。

【0130】

本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１６は、ＮＲであり、前記Ｒは、２−エチルヘキシルである。

【0131】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、下記化学式５−３〜５−９のうちのいずれか１つである。
［化学式５−３］

【化22】

［化学式５−４］

【化23】

［化学式５−５］

【化24】

［化学式５−６］

【化25】

［化学式５−７］

【化26】

［化学式５−８］

【化27】

［化学式５−９］

【化28】

【0132】

前記化学式５−３〜５−９において、
Ａ１、Ａ２、Ｒ１１およびＲ１２は、前記化学式１で定義したものと同じであり、
Ｒ１０７およびＲ１０８は、互いに同一または異なり、それぞれ水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基またはハロゲン基であり、Ｒ１０９、Ｒ１１０およびＲ１１９は、互いに同一または異なり、それぞれ水素；または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
ｌは、モル分率であって、０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍは、モル分率であって、０＜ｍ＜１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
ｎは、単位の繰り返し数であって、１〜１０，０００の整数である。

【0133】

本明細書の一実施態様において、前記Ａ１およびＡ２は、それぞれフッ素または塩素である。

【0134】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ炭素数１〜３０のアルキル基である。

【0135】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ炭素数５〜１５のアルキル基である。

【0136】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれドデシル（ｄｏｄｅｃｙｌ）基である。

【0137】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれオクチル（ｏｃｔｙｌ）基である。

【0138】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれエチルヘキシル（ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）基である。

【0139】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ２−エチルヘキシル（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）基である。

【0140】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ炭素数１〜３０のアルコキシ基である。

【0141】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ炭素数５〜１５のアルコキシ基である。

【0142】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれドデシルオキシ（（ｄｏｄｅｃｙｌ）ｏｘｙ）基である。

【0143】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれオクチルオキシ（（ｏｃｔｙｌ）ｏｘｙ）基である。

【0144】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれエチルヘキシルオキシ（（ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｏｘｙ）基である。

【0145】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ２−エチルヘキシルオキシ（（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｏｘｙ）基である。

【0146】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれフッ素である。

【0147】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０７およびＲ１０８は、それぞれ水素である。

【0148】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０９およびＲ１１０は、それぞれ炭素数１〜３０のアルキル基である。

【0149】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０９およびＲ１１０は、それぞれ炭素数５〜１５のアルキル基である。

【0150】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０９およびＲ１１０は、それぞれオクチル（ｏｃｔｙｌ）基である。

【0151】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１９は、炭素数１〜３０のアルキル基である。

【0152】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１９は、炭素数１〜１５のアルキル基である。

【0153】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１９は、エチルヘキシル（ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）基である。

【0154】

本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１１９は、２−エチルヘキシル（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）基である。

【0155】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、下記化学式６−１〜６−３０のうちのいずれか１つであってもよい。
［化学式６−１］

【化29】

［化学式６−２］

【化30】

［化学式６−３］

【化31】

［化学式６−４］

【化32】

［化学式６−５］

【化33】

［化学式６−６］

【化34】

［化学式６−７］

【化35】

［化学式６−８］

【化36】

［化学式６−９］

【化37】

［化学式６−１０］

【化38】

［化学式６−１１］

【化39】

［化学式６−１２］

【化40】

［化学式６−１３］

【化41】

［化学式６−１４］

【化42】

［化学式６−１５］

【化43】

［化学式６−１６］

【化44】

［化学式６−１７］

【化45】

［化学式６−１８］

【化46】

［化学式６−１９］

【化47】

［化学式６−２０］

【化48】

［化学式６−２１］

【化49】

［化学式６−２２］

【化50】

［化学式６−２３］

【化51】

［化学式６−２４］

【化52】

［化学式６−２５］

【化53】

［化学式６−２６］

【化54】

［化学式６−２７］

【化55】

［化学式６−２８］

【化56】

［化学式６−２９］

【化57】

［化学式６−３０］

【化58】

【0156】

前記化学式６−１〜６−３０において、
ｌは、モル分率であって、０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍは、モル分率であって、０＜ｍ＜１の実数であり、
ｌ＋ｍ＝１であり、
ｎは、単位の繰り返し数であって、１〜１０，０００の整数である。

【0157】

本明細書の一実施態様において、前記ｌおよびｍは、それぞれ０．５である。

【0158】

本明細書の一実施態様は、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層とを含み、前記光活性層は、前記重合体を含むものである有機太陽電池を提供する。

【0159】

本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、電子供与体および電子受容体を含み、前記電子供与体は、前記重合体を含む。

【0160】

本明細書の一実施態様において、前記電子受容体は、非フラーレン系化合物を含む。

【0161】

本明細書の一実施態様において、前記非フラーレン系化合物は、下記化学式Ａで表されてもよい。
［化学式Ａ］

【化59】

【0162】

前記化学式Ａにおいて、
Ｒａ〜Ｒｆは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
Ｌａ〜Ｌｄは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換の２価のヘテロ環基であり、
ＭａおよびＭｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基；または置換もしくは非置換のアルキル基であり、
ｐおよびｑは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、０〜２の整数であり、
ｐまたはｑが２の場合、括弧内の構造は、互いに同一である。

【0163】

本明細書の一実施態様において、Ｒａ〜Ｒｄは、それぞれアルキル基である。

【0164】

本明細書の一実施態様において、Ｒａ〜Ｒｄは、それぞれ炭素数１〜３０のアルキル基である。

【0165】

本明細書の一実施態様において、Ｒａ〜Ｒｄは、それぞれ炭素数１〜１０のアルキル基である。

【0166】

本明細書の一実施態様において、Ｒａ〜Ｒｄは、それぞれヘキシルである。

【0167】

本明細書の一実施態様において、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ水素である。

【0168】

本明細書の一実施態様において、Ｌａ〜Ｌｄは、それぞれアリーレン基である。

【0169】

本明細書の一実施態様において、Ｌａ〜Ｌｄは、それぞれ炭素数６〜２５のアリーレン基である。

【0170】

本明細書の一実施態様において、Ｌａ〜Ｌｄは、それぞれフェニレン基である。

【0171】

本明細書の一実施態様において、ＭａおよびＭｂは、それぞれ水素である。

【0172】

本明細書の一実施態様において、ＭａおよびＭｂは、それぞれアルキル基である。

【0173】

本明細書の一実施態様において、ＭａおよびＭｂは、それぞれ炭素数１〜１０のアルキル基である。

【0174】

本明細書の一実施態様において、ＭａおよびＭｂは、それぞれメチル基である。

【0175】

本明細書の一実施態様において、ＭａおよびＭｂは、それぞれハロゲン基である。

【0176】

本明細書の一実施態様において、ＭａおよびＭｂは、それぞれフッ素である。

【0177】

本明細書の一実施態様において、ｐおよびｑは、それぞれ０である。

【0178】

本明細書の一実施態様において、ｐおよびｑは、それぞれ１である。

【0179】

本明細書の一実施態様において、ｐおよびｑは、それぞれ２である。

【0180】

本明細書の一実施態様において、前記電子受容体は、下記化学式Ａ−１〜Ａ−６のうちのいずれか１つであってもよい。
［化学式Ａ−１］

【化60】

［化学式Ａ−２］

【化61】

［化学式Ａ−３］

【化62】

［化学式Ａ−４］

【化63】

［化学式Ａ−５］

【化64】

［化学式Ａ−６］

【化65】

【0181】

本明細書の一実施態様において、前記非フラーレン（ｎｏｎ−ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）系化合物は、フラーレン系化合物より熱安定性が高い。

【0182】

本明細書の一実施態様において、前記電子供与体は、前記化学式５−１または５−２で表される単位を含む重合体であり、前記電子受容体は、前記化学式Ａで表される化合物である。

【0183】

本明細書の一実施態様において、前記電子供与体と電子受容体との質量比は、２：１〜１：５である。好ましくは１：１〜１：５であり、さらに好ましくは１：１〜１：３である。

【0184】

本明細書の一実施態様において、前記電子供与体および電子受容体は、バルクヘテロジャンクション（ＢＨＪ）を構成することができる。バルクヘテロジャンクションとは、光活性層で電子供与物質と電子受容物質とが互いに混ざっていることを意味する。

【0185】

本明細書の一実施態様において、前記電子供与体は、ｐ型有機物層であってもよく、前記電子受容体は、ｎ型有機物層であってもよい。

【0186】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、ランダム重合体である。また、ランダム重合体の場合に溶解度が向上して、素子の製造工程上、時間費用的に経済的な効果がある。

【0187】

本明細書の一実施態様において、前記重合体の末端基は、ヘテロ環基またはアリール基である。

【0188】

本明細書の一実施態様において、前記重合体の末端基は、４−（トリフルオロメチル）フェニル基（４−（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）である。

【0189】

本明細書の一実施態様において、前記重合体の末端基は、ブロモチオフェン基（ｂｒｏｍｏ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）である。

【0190】

本明細書の一実施態様において、前記重合体の末端基は、トリフルオロ−ベンゼン基（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ｂｅｎｚｅｎｅ）である。

【0191】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、末端がキャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）されていない状態であってもよい。

【0192】

本明細書の一実施態様において、前記重合体の数平均分子量は、５，０００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌが好ましい。一定以上の溶解度を有して溶液塗布法の適用を有利にするために、数平均分子量は１００，０００ｇ／ｍｏｌ以下のものが好ましい。

【0193】

本明細書の一実施態様において、前記重合体は、１〜１０の分子量分布を有することができる。好ましくは、前記重合体は、１〜３の分子量分布を有する。分子量分布は低いほど、数平均分子量は大きくなるほど、電気的特性と機械的特性がより良くなる。

【0194】

本明細書の一実施態様において、分子量分布は、重量平均分子量（Ｍｗ）を数平均分子量（Ｍｎ）で割った数値、すなわち、重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）を意味し、前記重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）は、クロロベンゼンを溶媒として、ＧＰＣ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）で測定した。

【0195】

前記重合体は、各単位の単量体を、クロロベンゼンを溶媒として、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３およびＰ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）_３と共に入れて、マイクロウェーブ反応器で重合して製造される。

【0196】

本明細書に係る重合体は、多段階の化学反応で製造することができる。アルキル化反応、グリニャール（Ｇｒｉｇｎａｒｄ）反応、スズキ（Ｓｕｚｕｋｉ）カップリング反応、およびスティル（Ｓｔｉｌｌｅ）カップリング反応などによりモノマーを製造した後、スティルカップリング反応などの炭素−炭素カップリング反応により最終重合体を製造することができる。導入しようとする置換基がボロン酸（ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはボロン酸エステル（ｂｏｒｏｎｉｃ ｅｓｔｅｒ）化合物の場合には、スズキカップリング反応により製造することができ、導入しようとする置換基がトリブチルチン（ｔｒｉｂｕｔｙｌｔｉｎ）またはトリメチルチン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎ）化合物の場合には、スティルカップリング反応により製造することができるが、これに限定されるものではない。

【0197】

図１は、本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池を示す図であり、第１電極１０１上に、電子輸送層１０２、光活性層１０３、および正孔輸送層１０４、および第２電極１０５が順次に積層された構造であるが、本明細書の有機太陽電池の構造はこれに限定されない。

【0198】

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、付加的な有機物層をさらに含んでもよい。前記有機太陽電池は、様々な機能を同時に有する有機物を用いて有機物層の数を減少させることができる。

【0199】

本明細書の一実施態様において、前記第１電極は、アノードであり、前記第２電極は、カソードである。もう一つの実施態様において、前記第１電極は、カソードであり、前記第２電極は、アノードである。

【0200】

もう一つの実施態様において、前記有機太陽電池は、アノード、正孔輸送層、光活性層、電子輸送層、およびカソードの順に配列されてもよく、カソード、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層、およびアノードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。

【0201】

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、ノーマル（Ｎｏｒｍａｌ）構造である。前記ノーマル構造では、基板、第１電極、正孔輸送層、光活性層を含む有機物層、電子輸送層、および第２電極の順に積層されてもよい。

【0202】

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、インバーテッド（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）構造である。前記インバーテッド構造では、基板、第１電極、電子輸送層、光活性層を含む有機物層、正孔輸送層、および第２電極の順に積層されてもよい。

【0203】

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、タンデム（ｔａｎｄｅｍ）構造である。この場合、前記有機太陽電池は、２層以上の光活性層を含むことができる。本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池は、光活性層が１層または２層以上であってもよい。

【0204】

本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池は、光活性層が１層または２層以上であってもよい。

【0205】

もう一つの実施態様において、バッファ層が光活性層と正孔輸送層との間、または光活性層と電子輸送層との間に備えられる。この時、正孔注入層がアノードと正孔輸送層との間にさらに備えられてもよい。また、電子注入層がカソードと電子輸送層との間にさらに備えられてもよい。

【0206】

本明細書の一実施態様において、前記基板は、透明性、表面平滑性、取扱容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板になってもよいが、これに限定されず、有機太陽電池に通常用いられる基板であれば限定はない。具体的には、ガラス、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、およびＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などがあるか。これらに限定されるものではない。

【0207】

前記第１電極の材料は、透明で導電性の優れた物質になってもよいが、これに限定されない。例えば、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ_２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；およびポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

【0208】

前記第１電極の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング、Ｅ−ビーム、熱蒸着、スピンコーティング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、ドクターブレード、またはグラビアプリンティング法を用いることができる。

【0209】

前記第１電極を基板上に形成する場合、これは、洗浄、水分除去および親水性改質過程を経ることができる。

【0210】

例えば、パターニングされたＩＴＯ基板を洗浄剤、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次に洗浄した後、水分除去のために、加熱板にて、１００℃〜１５０℃で１分〜３０分間、好ましくは１２０℃で１０分間乾燥し、基板が完全に洗浄されると、基板表面を親水性に改質する。

【0211】

前記のような表面改質により接合表面電位を光活性層の表面電位に適した水準に維持することができる。また、改質時、第１電極上に高分子薄膜の形成が容易になり、薄膜の品質が向上することもできる。

【0212】

第１電極の前処理技術としては、ａ）平行平板型放電を利用した表面酸化法、ｂ）真空状態でＵＶ紫外線を用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法、およびｃ）プラズマによって生成された酸素ラジカルを用いて酸化する方法などがある。

【0213】

第１電極または基板の状態によって、前記方法のうちの１つを選択することができる。ただし、どの方法を利用しても、共通して、第１電極または基板表面の酸素離脱を防止し、水分および有機物の残留を最大限に抑制することが好ましい。この時、前処理の実質的な効果を極大化することができる。

【0214】

具体例として、ＵＶを用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法を用いることができる。この時、超音波洗浄後、パターニングされたＩＴＯ基板を加熱板（ｈｏｔ ｐｌａｔｅ）にてベーキング（ｂａｋｉｎｇ）してよく乾燥させた後、チャンバに投入し、ＵＶランプを作用させて、酸素ガスがＵＶ光と反応して発生するオゾンによって、パターニングされたＩＴＯ基板を洗浄することができる。

【0215】

しかし、本明細書におけるパターニングされたＩＴＯ基板の表面改質方法は特に限定させる必要はなく、基板を酸化させる方法であれば、いずれの方法でも構わない。

【0216】

前記第２電極は、仕事関数の小さい金属になってもよいが、これに限定されない。具体的には、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金；またはＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＯ_２／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｆｅ、Ａｌ：Ｌｉ、Ａｌ：ＢａＦ_２、Ａｌ：ＢａＦ_２：Ｂａのような多層構造の物質になってもよいが、これに限定されるものではない。

【0217】

前記第２電極は、５×１０^−７ｔｏｒｒ以下の真空度を示す熱蒸着器の内部で蒸着されて形成されるが、この方法にのみ限定されるものではない。

【0218】

前記正孔輸送層および／または電子輸送層物質は、光活性層で分離された電子と正孔を電極に効率的に伝達させる役割を担い、物質を特に限定しない。

【0219】

前記正孔輸送層物質は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ））、モリブデン酸化物（ＭｏＯ_ｘ）；バナジウム酸化物（Ｖ_２Ｏ_５）；ニッケル酸化物（ＮｉＯ）；およびタングステン酸化物（ＷＯ_ｘ）などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。

【0220】

前記電子輸送層物質は、ＢＣＰ（ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ）または電子抽出金属酸化物（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ）になってもよいし、具体的には、ＢＣＰ（ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ）、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体；Ａｌｑ３を含む錯体；Ｌｉｑを含む金属錯体；ＬｉＦ；Ｃａ；チタン酸化物（ＴｉＯ_ｘ）；亜鉛酸化物（ＺｎＯ）；およびセシウムカーボネート（Ｃｓ_２ＣＯ_３）などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。

【0221】

本明細書の一実施態様において、前記光活性層を形成する方法としては、真空蒸着法または溶液塗布法を用いることができ、溶液塗布法とは、電子供与体および／または電子受容体のような光活性物質を有機溶媒に溶解させた後、溶液をスピンコーティング、ディップコーティング、スクリーンプリンティング、スプレーコーティング、ドクターブレード、およびブラシペインティングなどの方法で塗布する方法を意味するが、これらの方法にのみ限定されるものではない。

【0222】

本明細書の一実施態様に係る化合物は、後述する製造方法で製造される。後述する製造例では代表的な例示を記載するが、必要に応じて、置換基を追加または除外することができ、置換基の位置を変更することができる。さらに、当技術分野で知られている技術に基づき、出発物質、反応物質および反応条件などを変更することができる。

【0223】

また、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下に詳述する実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。

【実施例】

【0224】

＜製造例：重合体１〜８の合成＞
製造例１．重合体１の合成
（１）化学式Ｋの合成

【化66】

２つの出発物質にトルエンを入れて、０．０５当量のテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４）を添加した後、８０℃で１５時間撹拌させると、反応溶液がますます黒色に変化した。これをワークアップ（Ｗｏｒｋ ｕｐ）し、硫酸マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ）で乾燥した後、再結晶化して、化学式Ｋ（白色パウダー、４．３ｇ）を得た。

【0225】

合成された化学式ＫのＮＭＲスペクトルを図２に示した。

【0226】

（２）化学式Ｋ−１の合成

【化67】

製造された化学式Ｋをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶かし、−７８℃に温度を下げた後、ｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）を２．１当量添加し、３０分間撹拌させた。この後、１時間室温で追加的に撹拌させると、溶液の色が黄色に変化した。再び−７８℃に温度を下げて、２．１当量のトリメチルチンクロライド（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）を添加し、ゆっくり室温に温度を上げながら１２時間撹拌した。１２時間後、黄土色に溶液の色が変化し、ワークアップ（ｗｏｒｋ ｕｐ）後、再結晶化すると、光沢のある板状の、黄色固体形態の化学式Ｋ−１を得ることができた。

【0227】

合成された化学式Ｋ−１のＮＭＲスペクトルを図３に示した。

【0228】

（３）化学式Ｌの合成

【化68】

前記化学式Ｌの化合物は、ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ ＰＡＲＴ Ａ：ＰＯＬＹＭＥＲ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ２０１１、４９、４３８７−４３９７ ４３８９に基づいて合成した。

【0229】

（４）化学式Ｍの合成

【化69】

５５００ｍＬのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に２−（２−エチルヘキシル）−３−フルオロチオフェン（２−（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）−３−ｆｌｕｏｒｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）１０．０ｇを入れて溶かした後、−７８℃まで温度を下げた。この温度でヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）に溶けている２．５Ｍ ｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）２４．０ｍＬをゆっくり入れて、３０分間撹拌した。この後、０℃まで温度を上げて、この状態で１時間撹拌後、４，８−デヒドロベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ジチオフェン−４，８−ジオン（４，８−ｄｅｈｙｄｒｏｂｅｎｚｏ［ｌ，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−４，８−ｄｉｏｎｅ）３．３ｇを一度に入れて、５０℃で３時間撹拌した。この溶液を常温に温度を下げた後、チン（ＩＩ）クロライドジハイドレート（ｔｉｎ（ＩＩ）ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｄｉｈｙｄｒａｔｅ、２６ｇ）と１ＭのＨＣｌ（５６ｍｌ）を入れて、追加的に３時間撹拌した。この溶液に氷を注ぎ込み、ジエチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）で２回抽出した後、水で２回洗い、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４、Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ）で残留水を除去した。残りの溶液を減圧して溶媒を除去し、シリカカラム（ｓｉｌｉｃａ ｃｏｌｕｍｎ）を通して、黄色高密度の、液体形態の化学式Ｍを得た。（収率：４０％）

【0230】

（５）化学式Ｍ−１の合成
１００ｍＬのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に前記化学式Ｍの化合物３ｇを入れて溶かした後、０℃まで温度を下げた。この温度でヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）に溶けている１．６Ｍ ｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）２．１当量をゆっくり入れて、１時間常温で撹拌した。この溶液にＴＨＦに溶けている１Ｍトリメチルチンクロライド（１Ｍ Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｎ ＴＨＦ）３当量を一度に入れて、２時間撹拌した。この溶液に水を注ぎ込み、ジエチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）で２回抽出した後、水で２回洗い、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４、Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ）で残留水を除去した。残りの溶液を減圧して溶媒を除去し、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）で再結晶化して、薄黄色結晶の形態で化学式Ｍ−１を得た。（収率：６０％）

【0231】

（６）重合体１の合成
前記で合成した化学式Ｋ−１、ＬおよびＭ−１の単量体を、クロロベンゼンを溶媒として、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３およびＰ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）_３と共に入れて、マイクロウェーブ反応器で重合して、下記の重合体１を製造した。製造された重合体１のＧＰＣ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は５９，８００ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は７０，３３０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３、３．４５であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６７０ｎｍであった。
［重合体１］

【化70】

【0232】

製造例２．重合体２の合成
前記製造例１の（４）において反応物として下記の化合物を用いたことを除けば、前記製造例１と同様の過程で重合体２を製造した。製造された重合体２のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は４９，２００ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は６５，９８０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３１、３．４６であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６７１ｎｍであった。

【化71】

［重合体２］

【化72】

【0233】

製造例３．重合体３の合成
前記製造例２の（３）においてＣ_１２Ｈ_２５Ｂｒの代わりにＣ_８Ｈ_１７Ｂｒを用いたことを除けば、前記製造例２と同様の過程で重合体３を製造した。製造された重合体３のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は５４，６７０ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は６８，９９０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３１、３．４６であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６７０ｎｍであった。
［重合体３］

【化73】

【0234】

製造例４．重合体４の合成
前記製造例１の（３）においてＣ_１２Ｈ_２５Ｂｒの代わりに

【化74】

を用い、前記製造例１の（４）において反応物として下記の化合物を用いたことを除けば、前記製造例１と同様の過程で重合体４を製造した。製造された重合体４のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は５９，８００ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は７０，３３０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３、３．４５であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６７０ｎｍであった。

【化75】

［重合体４］

【化76】

【0235】

製造例５．重合体５の合成
前記製造例１の（３）においてＣ_１２Ｈ_２５Ｂｒの代わりに

【化77】

を用いたことを除けば、前記製造例１と同様の過程で重合体５を製造した。製造された重合体５のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は４６，２４０ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は６２，３８０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３２、３．４６であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６６７ｎｍであった。
［重合体５］

【化78】

【0236】

製造例６．重合体６の合成
（１）化学式Ｎの合成

【化79】

前記化学式Ｎの化合物は、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、２０１７、Ｖｏｌ．７４、Ｎｏ．７、ｐｐ２７５５−２７６６に基づいて合成した。

【0237】

前記製造例１の化学式Ｌの代わりに前記化学式Ｎを用いたことを除けば、前記製造例１と同様の過程で重合体６を製造した。製造された重合体６のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は３８，２９０ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は５５，２４０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３、３．４５であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６７０ｎｍであった。
［重合体６］

【化80】

【0238】

製造例７．重合体７の合成

【化81】

前記化学式Ｍの化合物は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１１、１３３、ｐｐ４６２５−４６３１に基づいて合成した。

【0239】

前記製造例１の化学式Ｌの代わりに前記化学式Ｍを用いたことを除けば、前記製造例１と同様の過程で重合体７を製造した。製造された重合体７のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は３５，９６０ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は４４，５１０ｇ／ｍｏｌ、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．２９、３．４２であり、ＵＶ ｅｄｇｅは６６３ｎｍであった。
［重合体７］

【化82】

【0240】

製造例８．重合体８の合成
前記製造例１において

【化83】

の代わりに

【化84】

を用いて、下記の重合体８を製造した。製造された重合体８のＧＰＣ分析の結果、数平均分子量（Ｍｎ）は２８，８５０ｇ／ｍｏｌ、重量平均分子量（Ｍｗ）は５１，３５０ｇ／ｍｏｌ、ＰＤＩは１．７８であり、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位はそれぞれ５．３１および３．４６、ＵＶ ｅｄｇｅは６７２ｎｍであった。

【化85】

【0241】

＜実施例：有機太陽電池の製造＞
実施例１．
（１）複合溶液の製造
前記重合体１と化学式Ａ−１（Ｓｏｌａｒｍｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社）とを１：２の質量比でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）２ｍＬに溶かして、２．０ｗｔ％濃度の複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。
［化学式Ａ−１］

【化86】

【0242】

（２）有機太陽電池の製造
基板上に第１電極としてＩＴＯを形成し、ＩＴＯ基板は蒸留水、アセトン、および２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した。

【0243】

ＩＴＯ上にＺｎＯをスピンコーティング（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）して電子輸送層（厚さ４０ｎｍ）を形成させた。次に、前記重合体１と化学式Ａ−１との複合溶液を前記電子輸送層上にスピンコーティングして、光活性層を形成し（厚さ１００ｎｍ）、前記光活性層上にＭｏＯ_３を１０ｎｍの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成した。最後に、第２電極形成のために、３×１０^−８ｔｏｒｒの真空下、熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて、１００ｎｍの厚さにＡｇを蒸着して有機太陽電池を製造した。

【0244】

実施例２．
実施例１において重合体１の代わりに前記重合体２を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0245】

実施例３．
実施例１において重合体１の代わりに前記重合体３を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0246】

実施例４．
実施例１において重合体１の代わりに前記重合体４を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0247】

実施例５．
実施例１において重合体１の代わりに前記重合体５を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0248】

実施例６．
実施例１において重合体１の代わりに前記重合体６を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0249】

実施例７．
実施例１において重合体１の代わりに前記重合体７を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0250】

実施例８．
実施例１において化学式Ａ−１の代わりに下記化学式Ａ−６（Ｓｏｌａｒｍｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社）を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。
［化学式Ａ−６］

【化87】

【0251】

実施例９．
実施例８において重合体１の代わりに前記重合体８を用いたことを除けば、前記実施例８と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0252】

比較例１．
実施例１において前記重合体１の代わりに下記の比較重合体１を用いたことを除けば、前記実施例１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
［比較重合体１］

【化88】

【0253】

比較例２．
実施例２において前記重合体１の代わりに前記比較重合体１を用いたことを除けば、前記実施例８と同様の方法で有機太陽電池を製造した。

【0254】

比較例３．
実施例１において化学式Ａ−１の代わりにＰＣ_７１ＢＭを用いたことを除けば、前記実施例１と同様の過程で有機太陽電池を製造した。

【0255】

前記実施例および比較例で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ^２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１にその結果を示した。

【表1】

【0256】

前記表１中、Ｖ_ｏｃは開放電圧を、Ｊ_ｓｃは短絡電流を、ＦＦはフィルファクター（Ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を、ηはエネルギー変換効率を意味する。開放電圧と短絡電流は、それぞれ電圧−電流密度曲線の４つの象限におけるＸ軸およびＹ軸切片であり、この２つの値が高いほど、太陽電池の効率は好ましく高くなる。また、フィルファクター（Ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）は、曲線の内部に描ける長方形の広さを、短絡電流と開放電圧との積で割った値である。エネルギー変換効率（η）は、前記開放電圧（Ｖ_ｏｃ）、短絡電流（Ｊ_ｓｃ）およびフィルファクター（ＦＦ）の積を、入射した光の強度（Ｐ_ｉｎ）で割ると求められ、この値が高いほど、好ましい。

【数1】

【0257】

前記表１中、同様に、電子受容物質として化学式Ａ−１を用いた実施例１〜７と、比較例１とを比較すれば、実施例１〜７で開放電圧がより高く、エネルギー変換効率にも優れていることを確認することができる。

【0258】

また、同様に、電子受容物質として化学式Ａ−６を用いた実施例８および９と、比較例２とを比較すれば、実施例８および９で開放電圧がより高く、エネルギー変換効率にも優れていることを確認することができる。

【0259】

すなわち、本明細書の一実施態様に係る重合体を電子供与物質として用いる場合、既存の他の電子供与物質に比べて、非フラーレン系電子受容物質との効率に優れていることが裏付けられた。

【0260】

また、実施例１と、比較例３との結果を比較することにより、本明細書の一実施態様に係る重合体は、ＰＣ_７１ＢＭのようなフラーレン系化合物を電子受容体として用いたものに比べて、非フラーレン系化合物を電子受容体として用いた時、はるかに性能に優れていることが分かる。

【符号の説明】

【0261】

１０１：第１電極
１０２：電子輸送層
１０３：光活性層
１０４：正孔輸送層
１０５：第２電極

【図1】

【図2】

【図3】