[发明专利]基于三联噻吩的共轭聚合物及其应用

说明书

本发明公开了基于三联噻吩的共轭聚合物。这样的聚合物展现出良好的溶解性和极好的溶液可加工性，这些性能使所述聚合物能够用于高效OPV。

相关申请交叉引用

本申请要求提交于2014年10月22日、序号为62/122,480的美国临时专利申请的优先权，所述申请的公开内容通过引用全文并入。

技术领域

本发明涉及新的聚合物，其制备方法及其中使用的中间体，配制物作为半导体在有机电子(OE)器件、特别是有机光生伏打(OPV)器件和有机场效应晶体管(OFET)器件中的用途，以及由这些配制物制备的OE和OPV器件。

背景技术

近年来，有机半导体(包括共轭聚合物)在各种电子应用中的用途已越来越引起人们的兴趣。

一个重要的特定领域是有机光生伏打(OPV)领域。有机半导体(OSC)已被用于OPV，因为它们使器件能通过溶剂加工技术(例如旋转涂膜和印刷)制造。相比于用于制造无机薄膜器件的蒸发技术，进行溶剂加工可更便宜，且规模更大。最先进的OPV电池由分别起电子供体和电子受体作用的共轭聚合物和富勒烯衍生物的共混膜组成。为了得到高效OPV，重要的是使聚合物(供体)和富勒烯(受体)组分均得到优化，并找到产生支持有效激子收获和电荷转移性能的最佳BHJ形态的材料组合。单结OPV效率近期的改进(效率大约为8～9％)主要是由于低带隙聚合物的发展，所述低带隙聚合物被定义为具有至少750nm或更高吸收起始点并具有1.65eV或更窄带隙的聚合物。(例如，不认为低性能OPV聚合物P3HT(带隙～1.9eV)是用于OPV的最先进的聚合物。)

现有技术中已指出的用于OPV的低带隙聚合物材料和聚合物/富勒烯配制物仍具有某些缺点。可使用许多不同的低带隙聚合物实现高效率(8％)的OPV，但是这些低带隙聚合物均被限制与特定的富勒烯PC₇₁BM一同使用，该富勒烯极贵($325/100mg)，是商业上无法接受的，且含有三种实际上无法分离的同分异构体。现有技术指出已报道的高效低带隙聚合物的形态及与形态相关的性能对富勒烯的选择是敏感的。将PC₇₁BM替换为另一种(更便宜的)富勒烯衍生物，例如PC₆₁BM，或者其它非PCBM富勒烯，OPV的效率从9.2％降至6-7％。迄今为止，从材料的角度而言OPV的发展是“一维的”：出现了许多低带隙供体聚合物，但它们以PC₇₁BM为主要的富勒烯受体。具有对富勒烯的选择不敏感的形态的聚合物/富勒烯材料体系的发展在为了实现最佳的OPV性能而最优化聚合物/富勒烯组合和开发许多不同富勒烯衍生物的方面显著增加了自由程度。

发明概述

为了克服现有技术中的缺陷，本发明在下文提供多种实施方案。

在某一实施方案中，提供含有5个或更多个式(I)重复单元的共轭聚合物。

其中：

Ar是非噻吩的芳香单元；

X是S或Se；

M₁、M₂、M₃、M₄独立地选自H或F；且