(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される光活性層であって、前記光活性層が、第１のモノマー繰返し単位を含むポリマーを含んでなり、前記第１のモノマー繰返し単位が、式（１）に記載の部分
【化１】
0006051206.tif 000043
（式中、ＡはＯ、Ｓ、またはＳｅであり、ＲはＨ、酸素を任意に含有するＣ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールである）を含む、光活性層とを備える物品において、前記物品は光電池を形成する、物品。
【請求項２】
Ａが硫黄である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
Ｒは酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項２に記載の物品。
【請求項４】
ＲはＣ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５、またはＣ２０Ｈ４１である、請求項３に記載の物品。
【請求項５】
前記ポリマーが、前記第１のモノマー繰返し単位と異なる第２のモノマー繰返し単位をさらに含んでなる、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
前記第２のモノマー繰返し単位が、式（２）〜（２３）に記載の部分
【化２】
0006051206.tif 000044
0006051206.tif 000045
（式中、各Ｘは独立して、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり、
各Ｙは独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、
Ｚ１はＮ（Ｒａ）、Ｓ、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり、
Ｚ２はＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ（Ｒａ）、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり、
Ｚ３はＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒａ）であり、
各Ｚ４は独立して、ＣＨ２、Ｏ、またはＳであり、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のそれぞれは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、
Ｒ７はＨ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、
各Ｒａは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり、
各Ｒｂは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり、
各Ｒｃは独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
からなる群から選択された部分を含んでなる、請求項５に記載の物品。
【請求項７】
前記第２のモノマー繰返し単位は、式（２）に記載の部分、式（６）に記載の部分、または式（８）に記載の部分を含んでなる、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
前記第２のモノマー繰返し単位が、式（２）（式中、各ＸがＳであり、各ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｒ１，Ｒ２のそれぞれが、独立して、ＯＲｃまたはＣＯＯＲｃである）に記載の部分を含んでなる、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
各ＲａがＨであり、各Ｒｃは独立してＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項８に記載の物品。
【請求項１０】
前記第２のモノマー繰返し単位が、式（６）（式中、各ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ１がＳｉ（ＲａＲｂ）である）の部分を含む、請求項７に記載の物品。
【請求項１１】
各Ｒａは独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり、ＲｂはＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
前記第２のモノマー繰返し単位は式（８）（式中、ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ２はＳであ
る）の部分を含む、請求項７に記載の物品。
【請求項１３】
Ｒ１はＣ１〜Ｃ２４アルキルであり、ＲａはＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
前記ポリマーが、前記第１及び第２のモノマー繰返し単位と異なる第３のモノマー繰返し単位をさらに含む、請求項７に記載の物品。
【請求項１５】
前記第３のモノマー繰返し単位が、式（８）に記載の部分
【化３】
0006051206.tif 000046
（式中、Ｙが、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり；Ｚ２が、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ（Ｒａ）、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり；Ｒ１が、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり；各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；Ｒｂが、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；Ｒｃが、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
を含んでなる、請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
前記第３のモノマー繰返し単位は、式（８）（式中、ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ２がＳである）の部分を含む、請求項１５に記載の物品。
【請求項１７】
前記第３のモノマー繰返し単位中の前記式（８）に記載の部分において、Ｒ１がＨであり、ＲａがＨである、請求項１６に記載の物品。
【請求項１８】
前記ポリマーが、ポリ［（４，８−ジ（２−エチルヘキシルオキシ）ベンゾ［１，２−ｂ；３，４−ｂ］ジチオフェン，）−ａｌｔ−［５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン、ポリ［（４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボン酸ドデシルエステル）−ａｌｔ−［５−（２−オクチル−ドデシル）−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン、ポリ［（４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル）−ａｌｔ−［５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン、または
【化４】
0006051206.tif 000047
のうちの１つである、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記ポリマーが、前記第１、第２、及び第３のモノマー繰返し単位と異なる第４のモノマー繰返し単位をさらに含んでなる、請求項１４に記載の物品。
【請求項２０】
前記第４のモノマー繰返し単位が、式（１３）に記載の部分
【化５】
0006051206.tif 000048
（式中、各Ｙは独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、各Ｒａは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
を含んでなる、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
前記第４のモノマー繰返し単位が、式（１３）（式中、各ＹはＣ（Ｒａ）である）に記載の部分を含んでなる、請求項２０に記載の物品。
【請求項２２】
前記第４のモノマー繰返し単位中の前記式（１３）に記載の部分において、各ＲａはＦである、請求項２１に記載の物品。
【請求項２３】
前記ポリマーが、
【化６】
0006051206.tif 000049
または
【化７】
0006051206.tif 000050
である、請求項２２に記載の物品。
【請求項２４】
式（１）に記載の部分
【化８】
0006051206.tif 000051
（式中、ＡはＯ、Ｓ、またはＳｅであり、
Ｒは、Ｈ、酸素を任意に含有するＣ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールである）
を含んでなる第１のモノマー繰返し単位を有したポリマー。
【請求項２５】
Ａは硫黄である、請求項２４に記載のポリマー。
【請求項２６】
Ｒは酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項２５に記載のポリマー。
【請求項２７】
ＲはＣ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５またはＣ２０Ｈ４１である、請求項２６に記載のポリマー。
【請求項２８】
前記第１のモノマー繰返し単位と異なる第２のモノマー繰返し単位をさらに含んでなる、請求項２４に記載のポリマー。
【請求項２９】
前記第２のモノマー繰返し単位は、式（２）〜（２３）に記載の部分
【化９】
0006051206.tif 000052
（式中、各Ｘは独立して、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり、
各Ｙは独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、
Ｚ１はＮ（Ｒａ）、Ｓ、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり、
Ｚ２はＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ（Ｒａ）、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり、
Ｚ３はＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒａ）であり、
各Ｚ４は独立して、ＣＨ２、Ｏ、またはＳであり、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のそれぞれは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、
Ｒ７はＨ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、
各Ｒａは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり、
各Ｒｂは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり、
各Ｒｃは独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
からなる群から選択された部分を含んでなる、請求項２８に記載のポリマー。
【請求項３０】
前記第２のモノマー繰返し単位が、式（２）に記載の部分、式（６）に記載の部分、または式（８）に記載の部分を含んでなる、請求項２９に記載のポリマー。
【請求項３１】
前記第２のモノマー繰返し単位は、式（２）（式中、各ＸはＳであり、各ＹはＣ（Ｒａ）であり、Ｒ１，Ｒ２のそれぞれは独立して、ＯＲｃまたはＣＯＯＲｃである）に記載の部分を含んでなる、請求項３０に記載のポリマー。
【請求項３２】
各ＲａはＨであり、各Ｒｃは独立して、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項３１に記載のポリマー。
【請求項３３】
前記第２のモノマー繰返し単位は式（６）（式中、各ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ１がＳｉ（ＲａＲｂ）である）の部分を含む、請求項３０に記載のポリマー。
【請求項３４】
各Ｒａは独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり、ＲｂはＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項３３に記載のポリマー。
【請求項３５】
前記第２のモノマー繰返し単位は式（８）（式中、ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ２がＳである）の部分を含む、請求項３０に記載のポリマー。
【請求項３６】
Ｒ１はＣ１〜Ｃ２４アルキルであり、ＲａはＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項３５に記載のポリマー。
【請求項３７】
前記ポリマーは前記第１及び第２のモノマー繰返し単位と異なる第３のモノマー繰返し単位をさらに含んでなる、請求項３０に記載のポリマー。
【請求項３８】
前記第３のモノマー繰返し単位が、式（８）に記載の部分
【化１０】
0006051206.tif 000053
（式中、ＹはＮまたはＣ（Ｒａ）であり、Ｚ２はＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｎ（Ｒａ），Ｓｉ（ＲａＲｂ），Ｃ（ＲａＲｂ）であり、Ｒ１が、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、各Ｒａは独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり、ＲｂはＨ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり、ＲｃはＨ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
を含んでなる、請求項３７に記載のポリマー。
【請求項３９】
前記第３のモノマー繰返し単位は式（８）（式中、ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ２がＳである）の部分を含む、請求項３８に記載のポリマー。
【請求項４０】
前記第３のモノマー繰返し単位中の式（８）の前記部分中、Ｒ１がＨであり、ＲａがＨである、請求項３９に記載のポリマー。
【請求項４１】
ポリ［（４，８−ジ（２−エチルヘキシルオキシ）ベンゾ［１，２−ｂ；３，４−ｂ］ジチオフェン，）−ａｌｔ−［５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン、ポリ［（４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボン酸ドデシルエステル）−ａｌｔ−［５−（２−オクチル−ドデシル）−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン、ポリ［（４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル）−ａｌｔ−［５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン、または
【化１１】
0006051206.tif 000054
のうちの１つである、請求項４０に記載のポリマー。
【請求項４２】
前記第１、第２、及び第３のモノマー繰返し単位と異なる第４のモノマー繰返し単位をさらに含んでなる、請求項３７に記載のポリマー。
【請求項４３】
前記第４のモノマー繰返し単位が、式（１３）に記載の部分
【化１２】
0006051206.tif 000055
（式中、各Ｙが、独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
を含んでなる、請求項４２に記載のポリマー。
【請求項４４】
前記第４のモノマー繰返し単位が、式（１３）（式中、各ＹがＣ（Ｒａ）である）に記載の部分を含んでなる、請求項４３に記載のポリマー。
【請求項４５】
前記第４のモノマー繰返し単位中の前記式（１３）の部分において、各ＲａはＦである、請求項４４に記載のポリマー。
【請求項４６】
【化１３】
0006051206.tif 000056
または
【化１４】
0006051206.tif 000057
である、請求項４５に記載のポリマー。
【請求項４７】
式（６９）
【化１５】
0006051206.tif 000058
（式中、Ａが、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり；
Ｒが、Ｈ、酸素を任意に含有するＣ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールであり；
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のそれぞれが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、各Ｒｃが、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）
を有する、化合物。
【請求項４８】
Ｒ１，Ｒ６のそれぞれがハロである、請求項４７に記載の化合物。
【請求項４９】
ＡがＳである、請求項４８に記載の化合物。
【請求項５０】
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５のそれぞれはＨである、請求項４９に記載の化合物。
【請求項５１】
Ｒは酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルである、請求項５０に記載の化合物。
【請求項５２】
Ｒ１，Ｒ６のそれぞれはＢｒである、請求項５１に記載の化合物。
【請求項５３】
ＲはＣ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５またはＣ２０Ｈ４１である、請求項５２に記載の化合物。
【請求項５４】
化合物１〜３のうちの１つである、請求項５３に記載の化合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な光活性ポリマー、ならびに関連するモノマー、物品、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電池は、一般的に、光の形態のエネルギーを、電気の形態のエネルギーに変換するのに使用される。典型的な光電池は、２つの電極間に配置される光活性材料を含む。一般に、光が、電極の一方または両方を通過して、光活性材料と相互に作用し、それによって、電荷キャリア（すなわち、電子及び正孔）を生成する。結果として、光活性材料が、光を吸収し、電荷キャリアを生成する能力により、光電池の全体的効率が制限され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、光活性層中にピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分を含有するポリマーを含む光電池が、大幅に改良されたエネルギー変換効率を有し得るという予想外の発見に基づくものである。
【０００４】
一態様において、本開示は、式（１）：
【０００５】
【化１】
0006051206.tif 000002
【０００６】
（式中、Ａが、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり；Ｒが、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールである）の部分を含有する第１のモノマー繰返し単位を含む光活性ポリマーを特徴とする。
【０００７】
別の態様において、本開示は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置される光活性層とを含む物品を特徴とする。光活性層は、上記の光活性ポリマーを含む。物品は、光電池として構成される。
【０００８】
別の態様において、本開示は、式（６９）：
【０００９】
【化２】
0006051206.tif 000003
【００１０】
（式中、Ａが、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり；Ｒが、Ｈ、酸素を任意に含有するＣ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールであり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６のそれぞれが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、各Ｒｃが、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）の化合物を特徴とする。
【００１１】
さらに別の態様において、本開示は、式（７０）：
【００１２】
【化３】
0006051206.tif 000004
【００１３】
（式中、各Ｙが、独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０のそれぞれが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、各Ｒｃが、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）の化合物を特徴とする。本開示の主題の他の特徴、目的、及び利点が、本明細書及び図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光電池の一実施形態の断面図。
【図２】タンデム光電池の一実施形態の断面図。
【図３】直列に電気接続された複数の光電池を含むシステムの概略図。
【図４】並列に電気接続された複数の光電池を含むシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
様々な図面中の類似の参照符号は、類似の要素を示す。
図１は、基板１１０、電極１２０、任意選択の正孔阻止層１３０、光活性層１４０（例えば、電子受容材料及び電子供与材料を含有する）、正孔キャリア層１５０、電極１６０、及び基板１７０を含む光電池１００の断面図を示す。
【００１６】
一般に、使用の際、光が、基板１１０の表面に当たり、基板１１０、電極１２０、及び任意選択の正孔阻止層１３０を通過することができる。次に、光は、光活性層１４０と相互に作用し、電子を、電子供与材料（例えば、本明細書に記載される光活性ポリマー）から、電子受容材料（例えば、置換フラーレン）へと移動させる。次に、電子受容材料は、電子を、任意選択の正孔阻止層１３０を通して電極１２０へと送り、電子供与材料は、正孔を、正孔キャリア層１５０を通して電極１６０へと輸送する。電極１２０，１６０は、電子が電極１２０から負荷を通って電極１６０へと通過するように、外部負荷を介して電気接続されている。
【００１７】
ある実施形態において、光活性層１４０中の電子供与材料または電子受容材料は、１つ以上のポリマー（例えば、コポリマー）を含み得る。本明細書に挙げられるポリマーは、少なくとも２つの同じかまたは異なるモノマー繰返し単位（例えば、少なくとも５つのモノマー繰返し単位、少なくとも１０個のモノマー繰返し単位、少なくとも５０個のモノマー繰返し単位、少なくとも１００個のモノマー繰返し単位、または少なくとも５００個のモノマー繰返し単位）を含む。本明細書に挙げられるコポリマーは、異なる化学構造を有する少なくとも２つ（例えば、３つ、４つ、５つ、または６つ）のモノマー繰返し単位を含むポリマーを指す。一般に、電子供与材料または電子受容材料として使用するのに好適なポリマーは、光起電的に活性である。
【００１８】
ある実施形態において、電子供与材料は、式（１）：
【００１９】
【化４】
0006051206.tif 000005
【００２０】
（式中、Ａが、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり；Ｒが、Ｈ、酸素を任意に含有するＣ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールである）の部分を含む第１のモノマー繰返し単位を含有する光活性ポリマーを含み得る。例えば、式（１）の部分において、Ａが、Ｓであり得、Ｒが、ハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５、またはＣ２０Ｈ４１）であり得る。
【００２１】
アルキル、アルケニル、及びアルキニルは、直鎖状または分枝鎖状であり得る。Ｃ１〜Ｃ２４アルキルは、１〜２４個の炭素原子のいずれかを含有する。Ｃ２〜Ｃ２４アルケニルまたはＣ２〜Ｃ２４アルキニルは、２〜２４個の炭素原子のいずれかを含有する。アルキル部分の例としては、−ＣＨ３、及び分枝鎖状−Ｃ３Ｈ７が挙げられる。アルケニル部分の例としては、−ＣＨ２＝ＣＨ２−ＣＨ３，−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２，−ＣＨ２＝ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）２が挙げられる。アルキニル部分の例としては、−Ｃ≡Ｃ−ＣＨ３，−ＣＨ２−Ｃ≡ＣＨ，−Ｃ≡Ｃ−ＣＨ（ＣＨ３）２が挙げられる。
【００２２】
アルコキシは、直鎖状または分枝鎖状であり得る。Ｃ１〜Ｃ２４アルコキシは、酸素ラジカル及び１〜２４個の炭素原子のいずれかを含有する。アルコキシ部分の例としては、−ＯＣＨ３，−ＯＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）２が挙げられる。
【００２３】
シクロアルキルは、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ）の飽和環を含有し得る。シクロアルケニルは、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ）の環を含有することができ、少なくとも１つの環は、少なくとも１つの二重結合を含む。Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキルまたはＣ３〜Ｃ２４シクロアルケニルは、３〜２４個の炭素原子のいずれかを含有する。シクロアルキル部分の例はシクロヘキシルである。シクロアルケニル部分の例はシクロヘキセニルである。
【００２４】
ヘテロシクロアルキルは、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ）の飽和環を含有し得る。ヘテロシクロアルケニルは、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ）の環を含有することができ、少なくとも１つの環は、少なくとも１つの二重結合を含む。Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルまたはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニルは、少なくとも１つの環ヘテロ原子（例えば、Ｏ，Ｎ，Ｓ）及び３〜２４個の炭素原子のいずれかを含有する。ヘテロシクロアルキル部分の例は４−テトラヒドロピラニルである。ヘテロシクロアルケニル部分の例は４−ピラニルである。
【００２５】
アリールは、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ）の芳香環を含有することができる。アリール部分の例としては、フェニル、ナフチル、ナフチレン、ピレニル、アントリル、及びフェナントリルが挙げられる。ヘテロアリールは、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ）の芳香環を含有することができ、そのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの環ヘテロ原子（例えば、Ｏ，Ｎ，Ｓ）を含有する。ヘテロアリール部分の例としては、フリル、フルオレニル、ピロリル、チエニル、オキサゾリル、イミダゾリル、チアゾリル、ピリジル、ピリミジニル、キナゾリニル、キノリル、イソキノリル、及びインドリルが挙げられる。
【００２６】
本明細書に挙げられるアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルケニル、アリール、及びヘテロアリールは、特に規定されない限り、置換された部分及び非置換部分の両方を含む。シクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルケニル、アリール、及びヘテロアリールにおける置換基の例としては、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、Ｃ１〜Ｃ２４アルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ヘテロアリールオキシ、アミノ、Ｃ１〜Ｃ１０アルキルアミノ、Ｃ１〜Ｃ２０ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノ、ヒドロキシル、ハロ（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）、チオ、Ｃ１〜Ｃ１０アルキルチオ、アリールチオ、Ｃ１〜Ｃ１０アルキルスルホニル、アリールスルホニル、シアノ、ニトロ、アシル、アシルオキシ、カルボキシル、及びカルボン酸エステルが挙げられる。アルキル、アルケニル、アルキニル
、及びアルコキシにおける置換基の例は、Ｃ１〜Ｃ２０アルキルを除いて、上記の置換基の全てを含む。シクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルケニル、アリール、及びヘテロアリールは、縮合された基も含む。
【００２７】
理論に制約されるのを望むものではないが、式（１）の部分（例えば、ピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分）を含有する光活性ポリマーが、適切なＬＵＭＯ及びＨＯＭＯ値を有し得ると考えられる。結果として、このような光活性ポリマーは、光電池の光活性層に組み込まれて、大幅に改良されたエネルギー変換効率を有する光電池が生成され得る。
【００２８】
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、−７．５３×１０−１９Ｊ（−４．７ｅＶ）の真空電位に対して測定される際に、約−６．０９×１０−１９Ｊ（−３．８ｅＶ）以下（例えば、約−６．２５×１０−１９Ｊ（−３．９ｅＶ）以下または約−６．４１×１０−１９Ｊ（−４ｅＶ）以下）のＬＵＭＯ値を有し得る。理論に制約されるのを望むものではないが、光活性ポリマーが、−６．０９×１０−１９Ｊ（−３．８ｅＶ）より高いＬＵＭＯ値を有する場合、光活性ポリマーは、比較的大きいバンドギャップ（例えば、２．５６×１０−１９Ｊ（１．６ｅＶ）より大きい）を有することがあり、これにより、このポリマーから作製された光電池の効率が低下され得ると考えられる。
【００２９】
ある実施形態において、光活性ポリマーは、第１のモノマー繰返し単位と異なる第２のモノマー繰返し単位をさらに含み得る。第２のモノマー繰返し単位は、電子供与部分または電子受容部分のいずれかであり得る。ある実施形態において、第２のモノマー繰返し単位は、式（２）〜（２３）の部分からなる群から選択される部分であり得る：
【００３０】
【化５】
0006051206.tif 000006
【００３１】
式中、各Ｘが、独立して、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり；各Ｙが、独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり；Ｚ１が、Ｎ（Ｒａ）、Ｓ、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり；Ｚ２が、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ（Ｒａ）、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり；Ｚ３が、Ｏ、Ｓ、またはＮ（Ｒａ）であり；各Ｚ４が、独立して、ＣＨ２、Ｏ、またはＳであり；Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のそれぞれが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり；Ｒ７が、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり；各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；各Ｒｂが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；各Ｒｃが、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである。
【００３２】
ある実施形態において、式（２）〜（２３）の部分は、以下のモノマー繰返し単位：ベンゾジチオフェン部分、シクロペンタジチアゾール部分、ベンゾチアジアゾール部分、チアジアゾロキノキサリン部分、ベンゾイソチアゾール部分、ベンゾチアゾール部分、ジチエノピロール部分、ジベンゾシロール部分、チエノチオフェン部分、カルバゾール部分、ジチエノチオフェン部分、テトラヒドロイソインドール部分、フルオレン部分、シロール部分、シクロペンタジチオフェン部分、チアゾール部分、セレノフェン部分、チアゾロチアゾール部分、ナフトチアジアゾール部分、チエノピラジン部分、シラシクロペンタジチオフェン部分、チオフェン部分、オキサゾール部分、イミダゾール部分、ピリミジン部分、ベンゾオキサゾール部分、ベンズイミダゾール部分、キノキサリン部分、ピリドピラジン部分、ピラジノピリダジン部分、ピラジノキノキサリン部分、チアジアゾロピリジン部分、チアジアゾロピリダジン部分、ベンゾオキサジアゾール部分、オキサジアゾロピリジン部分、オキサジアゾロピリダジン部分、ベンゾセレナジアゾール部分、ベンゾビスオキサゾール部分、チエノチアジアゾール部分、チエノピロールジオン部分、またはテトラジン部分のうちの１つであり得る。
【００３３】
例えば、式（２）〜（２３）の部分は、以下のモノマー繰返し単位：式（２４）のベンゾジチオフェン部分、式（２５）のベンゾジチオフェン部分、式（２６）のシクロペンタジチアゾール部分、式（２７）のベンゾチアジアゾール部分、式（２８）のチアジアゾロキノキサリン部分、式（２９）のベンゾイソチアゾール部分、式（３０）のベンゾチアゾール部分、式（３１）のジチエノピロール部分、式（３２）のジベンゾシロール部分、式（３３）のチエノチオフェン部分、式（３４）のカルバゾール部分、式（３５）のジチエノチオフェン部分、式（３６）のフルオレン部分、式（３７）のシロール部分、式（３８）のシクロペンタジチオフェン部分、式（３９）のチアゾール部分、式（４０）のセレノフェン部分、式（４１）のチアゾロチアゾール部分、式（４２）のナフトチアジアゾール部分、式（４３）のチエノピラジン部分、式（４４）のシラシクロペンタジチオフェン部分、式（４５）のチオフェン部分、式（４６）のオキサゾール部分、式（４７）のイミダゾール部分、式（４８）のピリミジン部分、式（４９）のベンゾオキサゾール部分、式（５０）のベンズイミダゾール部分、式（５１）のキノキサリン部分、式（５２）のピリドピラジン部分、式（５３）のピラジノピリダジン部分、式（５４）のピラジノキノキサリン部分、式（５５）のチアジアゾロピリジン部分、式（５６）のチアジアゾロピリダジン
部分、式（５７）のベンゾオキサジアゾール部分、式（５８）のオキサジアゾロピリジン部分、式（５９）のオキサジアゾロピリダジン部分、式（６０）のベンゾセレナジアゾール部分、式（６１）のベンゾビスオキサゾール部分、式（６２）のベンゾビスオキサゾール部分、式（６３）のテトラジン部分、または式（６４）のテトラフルオロベンゼン部分のうちの１つであり得る：
【００３４】
【化６】
0006051206.tif 000007
【００３５】
0006051206.tif 000008
【００３６】
式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒａ，Ｒｂが、上記に定義される。
ある実施形態において、第２のモノマー繰返し単位は、式（２）（式中、各ＸがＳであり、各ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｒ１，Ｒ２のそれぞれが、独立して、ＯＲｃまたはＣＯＯＲｃである）の部分であり得る。このような実施形態において、各Ｒａが、Ｈであり得、各Ｒｃが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。
【００３７】
ある実施形態において、第２のモノマー繰返し単位は、式（６）（式中、各ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ１がＳｉ（ＲａＲｂ）である）の部分であり得る。このような実施形態において、各Ｒａが、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得、Ｒｂが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。
【００３８】
ある実施形態において、第２のモノマー繰返し単位は、式（８）（式中、ＹがＣ（Ｒａ）であり、Ｚ２がＳである）の部分であり得る。このような実施形態において、式（８）中のＲ１が、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルであり得、Ｒａが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。
【００３９】
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、第１及び第２のモノマー繰返し単位と異なる任意選択の第３のモノマー繰返し単位をさらに含み得る。第３のモノマー繰返し単位は、電子供与部分または電子受容部分のいずれかであり得る。ある実施形態において、第３のモノマー繰返し単位は、上記の式（２）〜（２３）の部分（例えば、式（２４）〜（６４）の部分）からなる群から選択される部分であり得る。
【００４０】
例として、第３のモノマー繰返し単位は、式（８）：
【００４１】
【化７】
0006051206.tif 000009
【００４２】
（式中、Ｙが、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり；Ｚ２が、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ（Ｒａ）、Ｓｉ（ＲａＲｂ）、またはＣ（ＲａＲｂ）であり；Ｒ１が、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり；各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；Ｒｂが、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；Ｒｃが、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）の部分であり得る。この例において、Ｒ１がＨであり得、ＹがＣ（Ｒａ）であり得（ここで、ＲａがＨであり得る）、Ｚ２がＳであり得る。
【００４３】
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、第１、第２、及び第３のモノマー繰返し単位と異なる任意選択の第４のモノマー繰返し単位をさらに含み得る。第４のモノマー繰返し単位は、電子供与部分または電子受容部分のいずれかであり得る。ある実施形態において、第４のモノマー繰返し単位は、上記の式（２）〜（２３）の部分（例えば、式（２４）〜（６４）の部分）からなる群から選択される部分であり得る。
【００４４】
例として、第４のモノマー繰返し単位は、式（１３）：
【００４５】
【化８】
0006051206.tif 000010
【００４６】
（式中、各Ｙが、独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）の部分であり得る。この例において、各ＹがＣ（Ｒａ）であり得、ここで、各ＲａがＦであり得る。
【００４７】
ある実施形態において、第１、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位のうちの少なくとも１つ（例えば、１つ、２つ、または３つ）が、電子供与部分である。ある実施形態において、第１、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位のうちの少なくとも１つ（例えば、１つ、２つ、または３つ）が、電子受容部分である。
【００４８】
ある実施形態において、第１、第２、第３、または第４のモノマー繰返し単位は、長いアルキル鎖（例えば、Ｃ６〜Ｃ２４アルキル）を含有する基で置換され得る。理論に制約されるのを望むものではないが、長いアルキル鎖を有する置換基を含有するモノマー繰返し単位により、溶媒（例えば、有機溶媒）への高溶解度を有するポリマーが得られると考えられる。結果として、このようなポリマーは、向上した加工性を有することができるため、光活性層を作製するのに容易に使用され得る。
【００４９】
一般に、本明細書に記載される光活性ポリマー中の第１、第２、ならびに任意選択の第３及び第４のモノマー繰返し単位のモル比は、必要に応じて変化し得る。ある実施形態において、４つのモノマー繰返し単位のいずれか２つのモル比は、少なくとも約１：１（例えば、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、または少なくとも４：１）及び／または約１０：１以下（例えば、約５：１以下、約４：１以下、約３：１以下、または約２：１以下）であり得る。例えば、３つの異なるモノマー繰返し単位を含有する光活性ポリマーは、約１：１：２のモル比で、第１、第２、及び第３のモノマー繰返し単位を有し得る。別の例として、４つの異なるモノマー繰返し単位を含有する光活性ポリマーは、約１：２：２：１のモル比で、第１、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位を有し得る。
【００５０】
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、３つの異なるモノマー繰返し単位を含有することができ、ここで、第１のモノマー繰返し単位は、式（１）の部分であり、第２及び第３のモノマー繰返し単位のそれぞれは、式（２）〜（２３）の部分（例えば、式（２４）〜（６４）の部分）のいずれかである。このような実施形態において、光活性ポリマーは、第１、第２、及び第３のモノマー繰返し単位の１〜１００のいずれかを含有し得る。このようなポリマーの例としては、式（６５）〜（６７）：
【００５１】
【化９】
0006051206.tif 000011
【００５２】
のポリマーが挙げられ、式中、Ａ，Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ｒ，Ｒ１，Ｒ２が、上で定義され、ｘ及びｙのそれぞれが、独立して、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。ある実施形態において、ｘが、ｙと同じである。
【００５３】
式（６５）のある実施形態において、ＡがＳであり得；各ＸがＳであり得；各ＹがＣ（Ｒａ）であり得；各Ｚ２がＳであり得；Ｒが、酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒ１が、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、ＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり得；Ｒ２が、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、ＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり得；各Ｒａが、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒｃが、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。このような実施形態において、Ｒが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ１２Ｈ２５またはＣ２０Ｈ４１）であり得；チオフェン部分中の各Ｒ１がＨであり得；ベンゾジチオフェン部分中のＲ１が、ＯＲｃまたはＣＯＯＲｃであり得；Ｒ２が、ＯＲｃまたはＣＯＯＲｃであり得；各ＲａがＨであり得；各Ｒｃが、独立して、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７またはＣ１２Ｈ２５）であり得る。このような実施形態において、ピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分は、第１のモノマー繰返し単位であり、ベンゾジチオフェン部分は、第２のモノマー繰返し単位であり得、２つのチオフェン部分は、第３のモノマー繰返し単位であり得る。式（６５）の例示的なポリマーとしては、
【００５４】
【化１０】
0006051206.tif 000012
【００５５】
（ポリマー１）及び
【００５６】
【化１１】
0006051206.tif 000013
【００５７】
（ポリマー２）が挙げられ、式中、ｎが、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。
式（６６）のある実施形態において、ＡがＳであり得；各ＹがＣ（Ｒａ）であり得；Ｚ１がＳｉ（ＲａＲｂ）であり得；各Ｚ２がＳであり得；Ｒが、酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒ１が、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒａが、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；Ｒｂが、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。このような実施形態において、Ｒが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ１２Ｈ２５またはＣ２０Ｈ４１）であり得；各Ｒ１がＨであり得；チオフェン部分中の各ＲａがＨであり得；シラシクロペンタジチオフェン部分中のＲａが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７）であり得、Ｒｂが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７）であり得る。このような実施形態において、ピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分は、第１のモノマー繰返し単位であり、シラシクロペンタジチオフェン部分は、第２のモノマー繰返し単位であり得、２つのチオフェン部分は、第３のモノマー繰返し単位であり得る。式（６６）の例示的なポリマーは、
【００５８】
【化１２】
0006051206.tif 000014
【００５９】
（ポリマー３）であり、式中、ｎが、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。
式（６７）のある実施形態において、ＡがＳであり得；各ＹがＣ（Ｒａ）であり得；各Ｚ２がＳであり得；Ｒが、酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒ１が、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒａが、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。このような実施形態において、Ｒが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ１２Ｈ２５またはＣ２０Ｈ４１）であり得；ｘ個の単位を有するチオフェン部分中のＲ１が、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ１２Ｈ２５またはＣ２０Ｈ４１）であり得；ピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分に結合されるチオフェン部分中の各Ｒ１がＨであり得；各ＲａがＨであり得る。このような実施形態において、ピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分は、第１のモノマー繰返し単位であり、ｘ個の単位を有するチオフェン部分は、第２のモノマー繰返し単位であり得、第１のモノマー繰返し単位に結合される２つのチオフェン部分は、第３のモノマー繰返し単位であり得る。式（６７）の例示的なポリマーは、
【００６０】
【化１３】
0006051206.tif 000015
【００６１】
（ポリマー４）であり、式中、ｎが、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、４つの異なるモノマー繰返し単位を含有することができ、ここで、第１のモノマー繰返し単位は、式（１）の部分であり、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位のそれぞれは、式（２）〜（２３）の部分（例えば、式（２４）〜（６４）の部分）のいずれかである。このような実施形態において、光活性ポリマーは、第１、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位の１〜１００のいずれかを含有し得る。このようなポリマーの例としては、式（６８）：
【００６２】
【化１４】
0006051206.tif 000016
【００６３】
のポリマーが挙げられ、式中、Ａ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ｒ，Ｒ１が、上で定義され、ｘ及びｙのそれぞれが、独立して、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。ある実施形態において、ｘが、ｙと同じである。
【００６４】
式（６８）のある実施形態において、ＡがＳであり得；各ＹがＣ（Ｒａ）であり得；各Ｚ１がＳｉであり得；各Ｚ２がＳであり得；Ｒが、酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒ１が、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得；各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、またはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。このような実施形態において、Ｒが、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５、またはＣ２０Ｈ４１）であり得；各Ｒ１がＨであり得；チオフェン及びシラシクロペンタジチオフェン部分中の各ＲａがＨであり得；ベンゼン部分中の各ＲａがＦであり得る。このような実施形態において、ピロロ［３，４−ｆ］−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７−ジオン部分は、第１のモノマー繰返し単位であり、２つのシラシクロペンタジチオフェン部分は、第２のモノマー繰返し単位であり得、２つのチオフェン部分は、第３のモノマー繰返し単位であり得、ベンゼン部分は、第４のモノマー繰返し単位であり得る。式（６８）の例示的なポリマーとしては、
【００６５】
【化１５】
0006051206.tif 000017
【００６６】
（ポリマー５）及び
【００６７】
【化１６】
0006051206.tif 000018
【００６８】
（ポリマー６）が挙げられ、式中、ｎが、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。
ある実施形態において、第１、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位のうちの少なくとも１つ（例えば、１つ、２つ、または３つ）が、電子供与部分（例えば、式（１）〜（８），（１２）〜（１５），（２１）〜（２３）の部分）であり、第１、第２、第３、及び第４のモノマー繰返し単位のうちの少なくとも１つ（例えば、１つ、２つ、または３つ）が、電子受容部分（例えば、式（９）〜（１１），（１６）〜（２０）の部分）である。
【００６９】
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、５つまたは６つの異なるモノマー繰返し単位を含有することができ、ここで、第１のモノマー繰返し単位は、式（１）の部分であり、第２、第３、第４、第５、及び第６のモノマー繰返し単位のそれぞれは、式（２）〜（２３）の部分（例えば、式（２４）〜（６４）の部分）のいずれかである。このような実施形態において、光活性ポリマーは、第１、第２、第３、第４、第５、及び第６のモノマー繰返し単位の１〜１００のいずれかを含有し得る。例えば、このような光活性ポリマーは、式（６５）〜（６８）のポリマーの２つ以上を含有するコポリマーであり得る。６つの異なるモノマー繰返し単位を含有する光活性ポリマーの例は、
【００７０】
【化１７】
0006051206.tif 000019
【００７１】
であり、式中、ｎ，ｍが、１〜２００の範囲の任意の整数であり得る。
理論に制約されるのを望むものではないが、本明細書に記載される光活性ポリマー（例えば、上記の第１、第２、ならびに任意選択の第３及び第４のモノマー繰返し単位を含有するポリマー）を有する光電池が、比較的高いエネルギー変換効率を有し得ると考えられる。ある実施形態において、このような光電池は、ＡＭ１．５条件下で少なくとも約３％（例えば、少なくとも約３．５％、少なくとも約４％、少なくとも４．５％、または少なくとも約５％）の効率を有し得る。さらに、理論に制約されるのを望むものではないが、
本明細書に記載される光活性ポリマーの他の利点が、光電流及びセル電圧を向上させ得る好適なバンドギャップ（例えば、２．０８×１０−１９〜２．８８×１０−１９Ｊ（１．３〜１．８ｅＶ））、光活性層１４０中の電荷分離を促進し得る高い正電荷移動度（例えば、１０−４〜１０−１ｃｍ２／Ｖｓ）、ならびに皮膜形成能力及び加工性を向上させ得る有機溶媒への高溶解度を含むと考えられる。ある実施形態において、ポリマーは、任意に非散乱性であり得る。
【００７２】
本明細書に記載される光活性ポリマーは、当該技術分野において公知の方法または本明細書に記載される方法によって調製され得る。例えば、コポリマーは、遷移金属触媒の存在下における、２つの有機金属基（例えば、アルキルスタンニル基、グリニャール基（Ｇｒｉｇｎａｒｄ  ｇｒｏｕｐ）、またはアルキル亜鉛基）を含有する１つ以上のモノマーと、２つのハロ基（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）を含有する１つ以上のモノマーとのクロスカップリング反応によって調製され得る。別の例として、コポリマーは、遷移金属触媒の存在下における、２つのホウ酸基を含有する１つ以上のモノマーと、２つのハロ基（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）を含有する１つ以上のモノマーとのクロスカップリング反応によって調製され得る。鈴木カップリング反応、根岸カップリング反応、熊田カップリング反応、及びスティルカップリング反応（これらは全て、当該技術分野において周知である）を含む上記のコポリマーを調製するのに使用され得る他の方法。以下の実施例１〜６は、上に挙げたポリマー１〜６を実際にどのように調製したかについての説明を提供する。
【００７３】
これらのモノマーは、本明細書に記載される方法によって、または米国特許出願第１１／４８６，５３６号明細書（コッポ（Ｃｏｐｐｏ）ら、マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）２００３、３６、２７０５〜２７１１、カート（Ｋｕｒｔ）ら、ジャーナル・オブ・ヘテロサイクリック・ケミストリー（Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌ．Ｃｈｅｍ．）１９７０、６、６２９、チェン（Ｃｈｅｎ）ら、米国化学会誌（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ）、（２００６）１２８（３４）、１０９９２〜１０９９３、ホウ（Ｈｏｕ）ら、マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）（２００４）、３７、６２９９〜６３０５、及びベイレーフェルト（Ｂｉｊｌｅｖｅｌｄ）ら、アドバンスト・ファンクショナル・マテリアルズ（Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．）、（２００９）、１９、３２６２〜３２７０に記載される方法などの当該技術分野において公知の方法によって調製され得る。モノマーは、非芳香族二重結合及び１つ以上の不斉中心を含有し得る。したがって、モノマーは、ラセミ化合物及びラセミ混合物、単一のエナンチオマー、個々のジアステレオマー、ジアステレオマー混合物、及びシス−またはトランス−異性体として生じ得る。全てのこのような異性体が考えられる。
【００７４】
本開示は、式（６９）：
【００７５】
【化１８】
0006051206.tif 000020
【００７６】
（式中、Ａが、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり；Ｒが、Ｈ、酸素を任意に含有するＣ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロア
ルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、またはヘテロアリールであり；Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のそれぞれが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、各Ｒｃが、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）の化合物も特徴とする。式（６９）の化合物のサブセットにおいて、Ｒ１，Ｒ６のそれぞれが、ハロ（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）である。このような化合物において、ＡがＳであり得；Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５のそれぞれがＨであり得；Ｒが、酸素を任意に含有し、かつハロまたはＣ１〜Ｃ２４アルコキシで任意に置換されるＣ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７、Ｃ１２Ｈ２５、またはＣ２０Ｈ４１）であり得る。式（６９）の化合物は、本明細書に記載される光活性ポリマーを調製するためのモノマーとして使用され得る。式（６９）の例示的な化合物としては、以下に列挙される化合物１〜３：
【００７７】
【化１９】
0006051206.tif 000021
【００７８】
が挙げられる。化合物１〜３は、それぞれ以下の実施例１，２，６に記載される方法によって調製され得る。
本開示は、式（７０）：
【００７９】
【化２０】
0006051206.tif 000022
【００８０】
（式中、各Ｙが、独立して、ＮまたはＣ（Ｒａ）であり、各Ｒａが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルであり；Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０のそれぞれが、独立して、Ｈ、ハロ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４シクロアルケニル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ＯＲｃ、ＣＯＲｃ、またはＣＯＯＲｃであり、各Ｒｃが、独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３
〜Ｃ２４シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ２４ヘテロシクロアルキルである）の化合物も特徴とする。式（７０）の化合物のサブセットにおいて、各ＹがＣ（Ｒａ）であり得、ここで、各Ｒａが、ハロ（例えば、Ｆ）である。このような化合物において、Ｒ１，Ｒ１０のそれぞれが、独立して、ハロ（例えば、Ｂｒ）であり得、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９のそれぞれが、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ２４アルキルであり得る。例えば、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ７，Ｒ８のそれぞれが、独立して、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（例えば、Ｃ８Ｈ１７）であり、Ｒ２，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ９のそれぞれがＨである。式（７０）の化合物は、本明細書に記載される光活性ポリマーを調製するためのモノマーとして使用され得る。式（７０）の例示的な化合物が、以下に列挙される化合物４：
【００８１】
【化２１】
0006051206.tif 000023
【００８２】
である。化合物４は、以下の実施例５に記載される方法によって調製され得る。
ある実施形態において、光活性層１４０は、電子供与材料として、本明細書に記載される光活性ポリマーの少なくとも１つ、及び任意に１つ以上のさらなる光活性ポリマーを含み得る。さらなる光活性ポリマーの例としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソチアナフタネン（ｐｏｌｙｉｓｏｔｈｉａｎａｐｈｔｈａｎｅｎｅ）、ポリシクロペンタジチオフェン、ポリシラシクロペンタジチオフェン、ポリシクロペンタジチアゾール、ポリチアゾロチアゾール、ポリチアゾール、ポリベンゾチアジアゾール、ポリ（チオフェンオキシド）、ポリ（シクロペンタジチオフェンオキシド）、ポリチアジアゾロキノキサリン、ポリベンゾイソチアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリチエノチオフェン、ポリ（チエノチオフェンオキシド）、ポリジチエノチオフェン、ポリ（ジチエノチオフェンオキシド）、ポリフルオレン、ポリテトラヒドロイソインドール、及びそれらのコポリマーが挙げられる。ある実施形態において、電子供与材料は、ポリチオフェン（例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン））、ポリシクロペンタジチオフェン、及びそれらのコポリマーであり得る。
【００８３】
理論に制約されるのを望むものではないが、光活性層１４０中に２つ以上の光活性ポリマーを組み込むことで、十分に高い曲線因子及び／または十分に高い吸光度をなお維持しながら、十分に厚い厚さ（例えば、少なくとも約１５０ｎｍ、少なくとも約２００ｎｍ、少なくとも約２５０ｎｍ、または少なくとも約３００ｎｍ）を有する光活性層の形成を促進することができると考えられる。比較的厚い厚さを有する光活性層は、連続的なロールツーロールプロセスを用いて容易に作製され得、それによって、光電池の製造コストが削減される。
【００８４】
光活性層１４０に使用するのに好適な他の光活性ポリマーの例が、例えば、米国特許第８，０５８，５５０号明細書、同第７，７８１，６７３号明細書及び７，７７２，４８５号明細書、国際公開第２０１１／０８５００４号パンフレット、ならびに米国特許出願公開第２０１０−０２２４２５２号明細書、同第２０１０−００３２０１８号明細書、同第２００８−０１２１２８１号明細書、同第２００８−００８７３２４号明細書、及び同第２００７−００２０５２６号明細書に記載されている。
【００８５】
ある実施形態において、光活性層１４０中の電子受容材料は、フラーレンを含み得る。ある実施形態において、光活性層１４０は、１つ以上の非置換フラーレン及び／または１つ以上の置換フラーレンを含み得る。非置換フラーレンの例としては、Ｃ６０，Ｃ７０，Ｃ７６，Ｃ７８，Ｃ８２，Ｃ８４，Ｃ９２が挙げられる。置換フラーレンの例としては、フェニル−酪酸メチルエステルで置換されるフラーレン（フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ−Ｃ６０）またはフェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ−Ｃ７０）などのＰＣＢＭ）またはＣ１〜Ｃ２０アルコキシ及び／またはハロで任意にさらに置換される、Ｃ１〜Ｃ２０アルコキシで置換されるフラーレン（例えば、（ＯＣＨ２ＣＨ２）２ＯＣＨ３またはＯＣＨ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ３）が挙げられる。理論に制約されるのを望むものではないが、長鎖アルコキシ基（例えば、オリゴマーエチレンオキシド）またはフッ素化アルコキシ基で置換されるフラーレンが、有機溶媒への向上した溶解度を有し、向上したモルホロジーを有する光活性層を形成し得ると考えられる。フラーレンの他の例が、例えば、同一出願人が所有する米国特許第７，３２９，７０９号及び国際公開第２０１１／１６００２１号パンフレットに記載されている。特定の実施形態において、電子受容材料の組合せ（例えば、置換フラーレン及び非置換フラーレン）が、光活性層１４０に使用され得る。
【００８６】
光電池１００の他の構成要素を見ると、基板１１０は、一般に、透明材料で形成される。本明細書において言及される際、透明材料は、光電池１００に使用される厚さで、光電池の動作中に使用される波長または波長範囲で、入射光の少なくとも約６０％（例えば、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％）を透過する材料である。基板１１０を形成することができる例示的な材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、高分子炭化水素、セルロースポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、及びポリエーテルケトンが挙げられる。特定の実施形態において、ポリマーは、フッ素化ポリマーであり得る。ある実施形態において、高分子材料の組合せが使用される。特定の実施形態において、基板１１０の異なる領域は、異なる材料で形成され得る。
【００８７】
一般に、基板１１０は、可撓性、半剛性または剛性（例えば、ガラス）であり得る。ある実施形態において、基板１１０は、約５，０００メガパスカル未満（例えば、約１，０００メガパスカル未満または約５００メガパスカル未満）の曲げ弾性率を有する。特定の実施形態において、基板１１０の異なる領域は、可撓性、半剛性、または非可撓性であり得る（例えば、１つ以上の領域が可撓性であり、１つ以上の異なる領域が半剛性であり、１つ以上の領域が可撓性であり、１つ以上の異なる領域が非可撓性である）。
【００８８】
典型的に、基板１１０は、少なくとも約１μｍ（例えば、少なくとも約５μｍまたは少なくとも約１０μｍ）の厚さ及び／または約１，０００μｍ以下（例えば、約５００μｍ以下の厚さ、約３００μｍ以下の厚さ、約２００μｍ以下の厚さ、約１００μｍ以下、または約５０μｍ以下）の厚さである。
【００８９】
一般に、基板１１０は、着色されることも着色されないこともあり得る。ある実施形態において、基板１１０の１つ以上の部分が着色される一方、基板１１０の１つ以上の異なる部分が着色されない。
【００９０】
基板１１０は、１つの平面（例えば、光が当たる面）、２つの平面（例えば、光が当たる面及び反対面）を有することも、平面を有しないこともあり得る。基板１１０の非平面は、例えば、曲線状または段付きであり得る。ある実施形態において、基板１１０の非平面は、パターン加工される（例えば、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズまたはレンチキュラープリズムを形成するためのパターン加工工程を含む）。
【００９１】
電極１２０は、一般に、導電性材料で形成される。例示的な導電性材料としては、導電性金属、導電性合金、導電性ポリマー、及び導電性金属酸化物が挙げられる。例示的な導電性金属としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、及びチタンが挙げられる。例示的な導電性合金としては、ステンレス鋼（例えば、３３２ステンレス鋼、３１６ステンレス鋼）、金の合金、銀の合金、銅の合金、アルミニウムの合金、ニッケルの合金、パラジウムの合金、白金の合金、及びチタンの合金が挙げられる。例示的な導電性ポリマーとしては、ポリチオフェン（例えば、ドープされたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ドープされたＰＥＤＯＴ：ｄｏｐｅｄ  ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）））、ポリアニリン（例えば、ドープされたポリアニリン）、ポリピロール（例えば、ドープされたポリピロール）が挙げられる。例示的な導電性金属酸化物としては、インジウムスズ酸化物、フッ素化スズ酸化物、酸化スズ及び酸化亜鉛が挙げられる。ある実施形態において、導電性材料の組合せが使用される。
【００９２】
ある実施形態において、電極１２０は、メッシュ電極を含み得る。メッシュ電極の例は、同時係属中の米国特許出願公開第２００４０１８７９１１号明細書及び同第２００６００９０７９１号明細書に記載されている。
【００９３】
ある実施形態において、上記の材料の組合せが、電極１２０を形成するのに使用され得る。
任意に、光電池１００は、正孔阻止層１３０を含み得る。正孔阻止層は、一般に、光電池１００に使用される厚さで、電子を電極１２０に輸送し、電極１２０への正孔の輸送を実質的に阻止する材料で形成される。正孔阻止層を形成することができる材料の例としては、ＬｉＦ、金属酸化物（例えば、酸化亜鉛、酸化チタン）、及びアミン（例えば、第１級、第２級、または第３級アミン）が挙げられる。正孔阻止層に使用するのに好適なアミンの例は、例えば、同時係属中の米国特許出願公開第２００８−０２６４４８８号明細書に記載されている。
【００９４】
理論に制約されるのを望むものではないが、光電池１００が、アミンで作製された正孔阻止層を含む場合、正孔阻止層は、ＵＶ光に露光されることなく、光活性層１４０と電極１２０との間の抵抗接点の形成を促進することができ、それによって、ＵＶ露光により生じる光電池１００への損傷が軽減されると考えられる。
【００９５】
典型的に、正孔阻止層１３０は、少なくとも約０．０２μｍ（例えば、少なくとも約０．０３μｍ、少なくとも約０．０４μｍ、または少なくとも約０．０５μｍ）の厚さ及び／または約０．５μｍ以下（例えば、約０．４μｍ以下、約０．３μｍ以下、約０．２μｍ以下、または約０．１μｍ以下）の厚さである。
【００９６】
正孔キャリア層１５０は、一般に、光電池１００に使用される厚さで、正孔を電極１６０に輸送し、電極１６０への電子の輸送を実質的に阻止する材料で形成される。層１５０を形成することができる材料の例としては、ポリチオフェン（例えば、ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソチアナフタレン、及びそれ
らのコポリマーが挙げられる。ある実施形態において、正孔キャリア層１５０は、すぐ上に挙げられる材料の１つと組み合わせて使用されるドーパントを含み得る。ドーパントの例としては、ポリ（スチレンスルホネート）、高分子スルホン酸、またはフッ素化ポリマー（例えば、フッ素化イオン交換ポリマー）が挙げられる。
【００９７】
ある実施形態において、正孔キャリア層１５０を形成するのに使用され得る材料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅、ストロンチウム銅酸化物、またはストロンチウムチタン酸化物などの金属酸化物が挙げられる。金属酸化物は、ドーパントでドープされないかまたはドープされるかのいずれかであり得る。金属酸化物のドーパントの例としては、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物の塩または酸が挙げられる。
【００９８】
ある実施形態において、正孔キャリア層１５０を形成するのに使用され得る材料としては、炭素同素体（例えば、カーボンナノチューブ）が挙げられる。炭素同素体は、ポリマー結合剤に組み込まれ得る。
【００９９】
ある実施形態において、正孔キャリア材料は、ナノ粒子の形態であり得る。ナノ粒子は、球形、円筒形、または棒状の形状などの任意の好適な形状を有し得る。
ある実施形態において、正孔キャリア層１５０は、上記の正孔キャリア材料の組合せを含み得る。
【０１００】
一般に、正孔キャリア層１５０の厚さ（すなわち、光活性層１４０と接触する正孔キャリア層１５０の表面と、正孔キャリア層１５０と接触する電極１６０の表面との間の距離）は、必要に応じて変動され得る。典型的に、正孔キャリア層１５０の厚さは、少なくとも約０．０１μｍ（例えば、少なくとも約０．０５μｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．２μｍ、少なくとも約０．３μｍ、または少なくとも約０．５μｍ）及び／または約５μｍ以下（例えば、約３μｍ以下、約２μｍ以下、または約１μｍ以下）である。ある実施形態において、正孔キャリア層１５０の厚さは、約０．０１μｍ〜約０．５μｍである。
【０１０１】
電極１６０は、一般に、電極１２０に関して上述された導電性材料の１つ以上などの導電性材料で形成される。ある実施形態において、電極１６０は、導電性材料の組合せで形成される。特定の実施形態において、電極１６０は、メッシュ電極で形成され得る。ある実施形態において、電極１２０，１６０のそれぞれは、本明細書に記載されるメッシュ電極で形成され得る。
【０１０２】
基板１７０は、基板１１０と同じかまたは異なり得る。ある実施形態において、基板１７０は、上記の基板１１０に使用されるポリマーなどの１つ以上の好適なポリマーで形成され得る。
【０１０３】
ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、２つの光電池が共通の電極を共有するシステムにおける光活性層中の電子供与材料として使用され得る。このようなシステムは、タンデム光電池としても知られている。図２は、２つのセミセル（ｓｅｍｉ−ｃｅｌｌ）２０２，２０４を有するタンデム光電池２００を示す。セミセル２０２は、電極２２０、任意選択の正孔阻止層２３０、第１の光活性層２４０、及び再結合層２４２を含む。セミセル２０４は、再結合層２４２、第２の光活性層２４４、正孔キャリア層２５０、及び電極２６０を含む。外部負荷が、電極２２０，２６０を介して光電池２００に接続される。
【０１０４】
製造プロセス及び所望のデバイス構造に応じて、セミセル中の電流フローは、特定の層
の電子／正孔伝導度を変更する（例えば、正孔阻止層２３０を正孔キャリア層に変更する）ことによって逆にすることができる。そうすることによって、タンデム電池中のセミセルは、直列または並列のいずれかで相互に電気接続され得る。
【０１０５】
再結合層は、第１のセミセルから生成される電子が、第２のセミセルから生成される正孔と再結合するタンデム電池中の層を指す。再結合層２４２は、典型的に、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含む。一般に、ｎ型半導体材料は、電子を選択的に輸送し、ｐ型半導体材料は、正孔を選択的に輸送する。結果として、ｎ型半導体材料とｐ型半導体材料の境界において、第１のセミセルから生成される電子は、第２のセミセルから生成される正孔と再結合する。
【０１０６】
ある実施形態において、ｐ型半導体材料は、ポリマー及び／または金属酸化物を含む。ｐ型半導体ポリマーの例としては、ベンゾジチオフェン含有ポリマー、ポリチオフェン（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ））、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソチアナフタネン、ポリシクロペンタジチオフェン、ポリシラシクロペンタジチオフェン、ポリシクロペンタジチアゾール、ポリチアゾール、ポリベンゾチアジアゾール、ポリ（チオフェンオキシド）、ポリ（シクロペンタジチオフェンオキシド）、ポリチアジアゾロキノキサリン、ポリベンゾイソチアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリチエノチオフェン、ポリ（チエノチオフェンオキシド）、ポリジチエノチオフェン、ポリ（ジチエノチオフェンオキシド）、ポリテトラヒドロイソインドール、及びそれらのコポリマーが挙げられる。金属酸化物は、真性ｐ型半導体（例えば、酸化銅、ストロンチウム銅酸化物、またはストロンチウムチタン酸化物）あるいはドーパントをドープした後にｐ型半導体を形成する金属酸化物（例えば、ｐドープ酸化亜鉛またはｐドープ酸化チタン）であり得る。ドーパントの例としては、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物の塩または酸が挙げられる。ある実施形態において、金属酸化物は、ナノ粒子の形態で使用され得る。
【０１０７】
ある実施形態において、ｎ型半導体材料（真性ｎ型半導体材料またはドープされたｎ型半導体材料のいずれか）は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化モリブデン、及びそれらの組合せなどの金属酸化物を含む。金属酸化物は、ナノ粒子の形態で使用され得る。他の実施形態において、ｎ型半導体材料は、フラーレン（上述されるものなど）、無機ナノ粒子、オキサジアゾール、ディスコチック液晶、カーボンナノロッド、無機ナノロッド、ＣＮ基を含有するポリマー、ＣＦ３基を含有するポリマー、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。
【０１０８】
ある実施形態において、ｐ型及びｎ型半導体材料は、１つの層へと混合される。特定の実施形態において、再結合層２４２は、２つの層を含み、一方の層はｐ型半導体材料を含み、他方の層はｎ型半導体材料を含む。このような実施形態において、再結合層２４２は、２つの層の境界で、導電性層（例えば、金属層または混合されたｎ型及びｐ型半導体材料）をさらに含み得る。
【０１０９】
ある実施形態において、再結合層２４２は、少なくとも約３０重量％（例えば、少なくとも約４０重量％または少なくとも約５０重量％）及び／または約７０重量％以下（例えば、約６０重量％以下または約５０重量％以下）のｐ型半導体材料を含む。ある実施形態において、再結合層２４２は、少なくとも約３０重量％（例えば、少なくとも約４０重量％または少なくとも約５０重量％）及び／または約７０重量％以下（例えば、約６０重量％以下または約５０重量％以下）のｎ型半導体材料を含む。
【０１１０】
再結合層２４２は、一般に、層の下部が、再結合層２４２上に適用される任意の溶媒か
ら保護されるように十分な厚さを有する。ある実施形態において、再結合層２４２は、少なくとも約１０ｎｍ（例えば、少なくとも約２０ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、または少なくとも約１００ｎｍ）及び／または約５００ｎｍ以下（例えば、約２００ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、または約１００ｎｍ以下）の厚さを有し得る。
【０１１１】
一般に、再結合層２４２は、実質的に透明である。例えば、タンデム光電池２００に使用される厚さで、再結合層２４２は、光電池の動作中に使用される波長または波長範囲（例えば、約３５０ｎｍ〜約１，０００ｎｍ）で、入射光の少なくとも約７０％（例えば、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、または少なくとも約９０％）を透過し得る。
【０１１２】
再結合層２４２は、一般に、十分に低い表面抵抗を有する。ある実施形態において、再結合層２４２は、約１×１０６オーム／スクエア以下（例えば、約５×１０５オーム／スクエア以下、約２×１０５オーム／スクエア以下、または約１×１０５オーム／スクエア以下）の表面抵抗を有する。
【０１１３】
理論に制約されるのを望むものではないが、再結合層２４２は、光電池２００中の２つのセミセル（例えば、一方は、電極２２０、正孔阻止層２３０、光活性層２４０、及び再結合層２４２を含み、他方は、再結合層２４２、光活性層２４４、正孔キャリア層２５０、及び電極２６０を含む）間で共通の電極とみなされ得ると考えられる。ある実施形態において、再結合層２４２は、上述されたものなどの導電性グリッド（例えば、メッシュ）材料を含み得る。導電性グリッド材料は、同じ極性（ｐ型またはｎ型のいずれか）の選択的接触をセミセルに提供し、電子を負荷に輸送するための、高伝導性であるが透明の層を提供し得る。
【０１１４】
ある実施形態において、１層の再結合層２４２が、ｎ型半導体材料とｐ型半導体材料とのブレンドを光活性層上に適用することによって作製され得る。例えば、ｎ型半導体及びｐ型半導体が、まず分散され、及び／または一緒に溶媒に溶解されて、分散体または溶液が形成され得、次に、これが、光活性層上に塗布されて、再結合層が形成され得る。
【０１１５】
ある実施形態において、２層の再結合層が、ｎ型半導体材料の層及びｐ型半導体材料の層を別々に適用することによって作製され得る。例えば、酸化チタンナノ粒子が、ｎ型半導体材料として使用される場合、酸化チタンナノ粒子の層が、（１）前駆体（例えば、チタン塩）を溶媒（例えば、無水アルコール）中に分散させて、分散体を形成し、（２）分散体を光活性層上に塗布し、（３）分散体を加水分解して、酸化チタン層を形成し、（４）酸化チタン層を乾燥させることによって形成され得る。別の例として、ポリマー（例えば、ＰＥＤＯＴ）が、ｐ型半導体として使用される場合、ポリマー層が、まず、ポリマーを溶媒（例えば、無水アルコール）に溶解させて、溶液を形成し、次に、溶液を光活性層上に塗布することよって形成され得る。
【０１１６】
タンデム電池２００中の他の構成要素は、上記の光電池１００における構成要素と同じ材料で形成され得るか、または同じ特性を有し得る。
タンデム光電池の他の例が、例えば、同一出願人が所有する同時係属中の米国特許出願公開第２００７−０２７２２９６号明細書、同第２００７−０１８１１７９号明細書、及び同第２００７−０２４６０９４号明細書に記載されている。
【０１１７】
ある実施形態において、タンデム電池中のセミセルは、直列に相互に電気接続される。直列に接続される場合、一般に、層は、図２に示される順序であり得る。特定の実施形態において、タンデム電池中のセミセルは、並列に相互に電気接続される。並列に相互接続される場合、２つのセミセルを有するタンデム電池が、以下の層：第１の電極、第１の正
孔阻止層、第１の光活性層、第１の正孔キャリア層（電極として働き得る）、第２の正孔キャリア層（電極として働き得る）、第２の光活性層、第２の正孔阻止層、及び第２の電極を含み得る。このような実施形態において、第１及び第２の正孔キャリア層は、２つの別個の層または１つの単一層のいずれかであり得る。第１及び第２の正孔キャリア層の伝導度が十分でない場合、必要とされる伝導度を与える追加の層（例えば、金属メッシュ層などの導電性メッシュ層）が挿入されてもよい。
【０１１８】
ある実施形態において、タンデム電池が、３つ以上のセミセル（例えば、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、またはそれを超える数のセミセル）を含み得る。特定の実施形態において、あるセミセルが、直列に相互に電気接続され得、あるセミセルが、並列に相互に電気接続され得る。
【０１１９】
一般に、図１，２に表される光電池中の各層を作製する方法は、必要に応じて変化し得る。ある実施形態において、層（例えば、全ての層）が、液体ベースのコーティングプロセスによって作製され得る。特定の実施形態において、層が、化学的または物理的蒸着プロセスなどの気体ベースのコーティングプロセスによって作製され得る。
【０１２０】
本明細書に記載される「液体ベースのコーティングプロセス」という用語は、液体ベースのコーティング組成物を使用するプロセスを指す。液体ベースのコーティング組成物の例としては、溶液、分散体、または懸濁液が挙げられる。液体ベースのコーティングプロセスは、以下のプロセス：溶液コーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、浸漬コーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、噴霧コーティング、ローラコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷、またはスクリーン印刷の少なくとも１つを使用して行われ得る。液体ベースのコーティングプロセスの例は、例えば、同一出願人が所有する同時係属中の米国特許出願公開第２００８−０００６３２４号明細書に記載されている。
【０１２１】
ある実施形態において、層が、無機半導体ナノ粒子を含む場合、液体ベースのコーティングプロセスは、（１）ナノ粒子を溶媒（例えば、水性溶媒または無水アルコール）と混合して、分散体を形成し、（２）分散体を基板上に塗布し、（３）塗布された分散体を乾燥させることによって行われ得る。特定の実施形態において、無機金属酸化物ナノ粒子を含有する層を作製するための液体ベースのコーティングプロセスが、（１）前駆体（例えば、チタン塩）を好適な溶媒（例えば、無水アルコール）中に分散させて、分散体を形成し、（２）分散体を基板上に塗布し、（３）分散体を加水分解して、無機半導体ナノ粒子層（例えば、酸化チタンナノ粒子層）を形成し、（４）無機半導体材料層を乾燥させることによって行われ得る。特定の実施形態において、液体ベースのコーティングプロセスは、ゾルゲル法によって（例えば、金属酸化物ナノ粒子を、分散体中のゾルゲルとして形成してから、分散体を基板上に塗布することによって）行われ得る。
【０１２２】
一般に、有機半導体材料を含有する層を作製するのに使用される液体ベースのコーティングプロセスは、無機半導体材料を含有する層を作製するのに使用されるプロセスと同じかまたは異なり得る。ある実施形態において、有機半導体材料を含む層を作製するために、液体ベースのコーティングプロセスは、有機半導体材料を溶媒（例えば、有機溶媒）と混合して、溶液または分散体を形成し、溶液または分散体を基板上に塗布し、塗布された溶液または分散体を乾燥させることによって行われ得る。
【０１２３】
ある実施形態において、図１，２に記載される光電池は、ロールツーロールプロセスなどの連続的な製造プロセスにおいて作製され得、それによって、製造コストが大幅に削減される。ロールツーロールプロセスの例は、例えば、同一出願人が所有する同時係属中の米国特許第７，４７６，２７８号明細書に記載されている。
【０１２４】
特定の実施形態が開示されているが、他の実施形態も可能である。
ある実施形態において、光電池１００は、下部電極としてのカソード及び上部電極としてのアノードを含む。ある実施形態において、光電池１００は、下部電極としてのアノード及び上部電極としてのカソードを含み得る。
【０１２５】
ある実施形態において、光電池１００は、逆の順序で、図１に示される層を含み得る。言い換えると、光電池１００は、下から上へと以下の順序：基板１７０、電極１６０、正孔キャリア層１５０、光活性層１４０、任意選択の正孔阻止層１３０、電極１２０、及び基板１１０でこれらの層を含み得る。
【０１２６】
ある実施形態において、基板１１０，１７０の一方が透明であり得る。他の実施形態において、基板１１０，１７０の両方が透明であり得る。
ある実施形態において、複数の光電池が、電気接続されて、光起電システムが形成され得る。例として、図３は、複数の光電池３２０を含むモジュール３１０を有する光起電システム３００の概略図である。光電池３２０は、直列に電気接続され、システム３００は、負荷３３０に電気接続される。別の例として、図４は、複数の光電池４２０を含むモジュール４１０を有する光起電システム４００の概略図である。光電池４２０は、並列に電気接続され、システム４００は、負荷４３０に電気接続される。ある実施形態において、光起電システム中の光電池のいくつか（例えば、全て）が、１つ以上の共通の基板上に配置され得る。特定の実施形態において、光起電システム中のいくつかの光電池が、直列に電気接続され、光起電システム中の光電池のいくつかが、並列に電気接続される。
【０１２７】
有機光電池が記載されているが、他の光電池も、本明細書に記載される光活性ポリマーの１つと一体化され得る。このような光電池の例としては、非晶質シリコン、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウム、及びセレン化銅インジウムガリウムで形成される光活性材料を含む色素増感光電池及び無機光活性電池が挙げられる。ある実施形態において、ハイブリッド光電池が、本明細書に記載される光活性ポリマーの１つと一体化され得る。
【０１２８】
光電池が上述されているが、ある実施形態において、本明細書に記載される光活性ポリマーは、他のデバイス及びシステムに使用され得る。例えば、光活性ポリマーは、電界効果トランジスタ、光検出器（例えば、ＩＲ検出器）、光起電力検出器、撮像デバイス（例えば、カメラまたは医用画像診断システム用のＲＧＢ撮像デバイス）、発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）（例えば、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）あるいはＩＲまたは近ＩＲ  ＬＥＤ）、レーザデバイス、変換層（例えば、可視発光をＩＲ発光へと変換する層）、電気通信用の増幅器及びエミッタ（例えば、ファイバ用のドーパント）、記憶素子（例えば、ホログラフィック記憶素子）、及びエレクトロクロミック素子（例えば、エレクトロクロミックディスプレイ）などの好適な有機半導体デバイスに使用され得る。
【０１２９】
本明細書に引用される全ての刊行物（例えば、特許、特許出願公報、及び記事）の内容は、全体が参照により本明細書に援用される。
以下の実施例は、例示のためのものであり、限定的であることを意図されていない。
（実施例）
実施例１：ポリマー１の合成
５，６−ジメチルエステル−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾールの合成
【０１３０】
【化２２】
0006051206.tif 000024
【０１３１】
１００ｍｌの丸底フラスコに、１．０３ｇ（２．２２ｍｍｏｌ）の４，６−ビス（５−ブロモ−２−チエニル）チエノ［３，４−ｃ］［１，２，５］チアジアゾール、１ｍＬ（約８．１ｍｍｏｌ）のアセチレンジカルボン酸ジメチル及び５０ｍＬのトルエンを加えた。混合物を１２時間還流させた後、溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製したところ、６０５ｍｇの純粋な５，６−ジメチルエステル４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾールが得られた。５，６−ジカルボン酸−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾールの合成
【０１３２】
【化２３】
0006051206.tif 000025
【０１３３】
１００ｍＬの丸底フラスコに、６００ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）の５，６−ジメチルエステル４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール、０．９ｇ（２２．５ｍｍｏｌ）のＮａＯＨ、及び２５ｍＬのエタノールを加えた。反応混合物を１６時間還流させた後、溶媒を減圧下で除去した。水を残渣に加え、次に、ｐＨ２に達するまで濃ＨＣｌをスラリーに加えた。酸性化による沈殿物を収集し、減圧下で乾燥させたところ、５４０ｍｇの５，６−ジカルボン酸−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾールが得られた。
５，６−イソベンゾフラン１，３−ジオン−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾールの合成
【０１３４】
【化２４】
0006051206.tif 000026
【０１３５】
２５０ｍＬの丸底フラスコに、５４０ｍｇ（０．９９ｍｍｏｌ）の５，６−ジカルボン酸−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール及び２００ｍＬの無水酢酸を加えた。混合物を１２時間還流させた後、無水酢酸を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製したところ、３２０ｍｇの純粋な５，６−イソベンゾフラン１，３−ジオン−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾールが得られた。
５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，
１，３−ベンゾ−チアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン（化合物１）の合成
【０１３６】
【化２５】
0006051206.tif 000027
【０１３７】
２００ｍＬの丸底フラスコに、１２１ｍｇ（０．２２ｍｍｏｌ）の５，６−イソベンゾフラン１，３−ジオン−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール、４８ｍｇ（０．２５ｍｍｏｌ）のドデシルアミン、及び１５０ｍＬの酢酸を加えた。混合物を１６時間還流させた後、酢酸を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製したところ、１００ｍｇの化合物１が得られた。
ポリ［（４，８−ジ（２−エチルヘキシルオキシ）ベンゾ［１，２−ｂ；３，４−ｂ］ジチオフェン，）−ａｌｔ−［５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン（ポリマー１）の合成
【０１３８】
【化２６】
0006051206.tif 000028
【０１３９】
１００ｍＬのシュレンクフラスコに、１２９ｍｇ（０．１６ｍｍｏｌ）の２，６−ビス（トリメチルスズ）−４，８−ジ（２−エチルヘキシルオキシ）ベンゾ［１，２−ｂ；３，４−ｂ］ジチオフェン（リャン（Ｌｉａｎｇ）ら、米国化学会誌（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ）２００９、１３１、７７９２に記載される手順にしたがって調製したもの）、１００ｍｇ（０．１４ｍｍｏｌ）の化合物１、７ｍｇ（１１μｍｏｌ）のＰｄ２（ｄｂａ）３、１８ｍｇ（５９μｍｏｌ）のトリ−ｏ−トリルホスフィン及び２０ｍＬの乾燥トルエンを加えた。反応混合物を２日間還流させた後、それを８０℃に冷ました。ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物の水溶液（２０ｍＬの水中１．５ｇ）を、シリンジによってフラスコ中に導入した。混合物を８０℃で１２時間撹拌した後、混合物を室温に冷まし、有機相を水層から分離した。次に、有機層をメタノール（２００ｍＬ）中に注いだ。沈殿物を収集し、ソックスレー抽出によって精製したところ、約６０，０００のＭｎを有する３０ｍｇ（２２％）のポリマー１が得られた。
実施例２：ポリマー２の合成
２，６−ジブロモジドデシル４，８−ベンゾジチオフェンジカルボキシレートの合成
２，６−ジブロモジドデシル４，８−ベンゾジチオフェンジカルボキシレートを、以下のスキームに基づいて合成した。
【０１４０】
【化２７】
0006051206.tif 000029
【０１４１】
一つ口フラスコ中で、３−チエニルマロン酸（１０．０ｇ、５３．７ｍｍｏｌ）及び１−ドデカノール（４当量、４０．０ｇ、２１５ｍｍｏｌ）を、室温でＴＨＦ（８０ｍＬ）に溶解させた。この溶液に、メタンスルホン酸（１．９９ｇ、２０．７ｍｍｏｌ）を加えた。反応混合物を、室温で３日間撹拌した。次に、溶媒を４０℃で蒸発させた。残渣をＣＨ２Ｃｌ２中に再懸濁して、溶液を形成し、これをカラム（溶離剤：ＣＨ２Ｃｌ２）に充填して、ジドデシル２−（チオフェン−３−イル）マロネート（収率：１８．０ｇ、６９％）を得た。１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：０．９（６Ｈ，ｔ）、１．３（３６Ｈ，ｍ）、１．７（４Ｈ，ｍ）、４．２（４Ｈ，ｔ）、４．８（１Ｈ，ｓ）、７．２（１Ｈ，ｄ）、７．３（１Ｈ，ｄ）、７．４（１Ｈ，ｓ）。
【０１４２】
アルゴン下における二つ口フラスコ中で、メタノール（３２０ｍＬ）中のＦｅ（ＣｌＯ４）３の溶液を、０℃で調製した。メタノール（１２０ｍＬ）中のジドデシル２−（チオフェン−３−イル）マロネートの分散体を、溶液に加えた。得られた溶液を、アルゴン下で、６０℃で４時間撹拌した後、溶媒を、室温で、減圧下で蒸発させた。水（１００ｍＬ）を残渣に加えた後、水層をＣＨ２Ｃｌ２（１００ｍＬ×２）で抽出し、有機層を乾燥させ、濃縮した。粗生成物を、フラッシュクロマトグラフィー（溶離剤：ＣＨ２Ｃｌ２：ヘキサン＝３：２）によって精製したところ、テトラドシルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−４，４，８，８−テトラカルボキシレート（収率：９．０ｇ、５０．２％）が得られた。１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）；０．９（１２Ｈ，ｔ）、１．３（７２Ｈ，ｍ）、１．７（８Ｈ，ｍ）、４．２（８Ｈ，ｔ）、７．３（２Ｈ，ｄ）、７．４（２Ｈ，ｄ）。
【０１４３】
一つ口フラスコ中で、テトラドデシルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−４，４，８，８−テトラカルボキシレート（９．０ｇ、８．６５ｍｍｏｌ）を、ＤＭＦ（８０ｍＬ）に分散させた。溶液が透明になるまで、混合物を１２０℃で１０分間撹拌した。フラスコ中の空気をパージした後、Ｎａｌ（８００ｍｇ）を加え、反応混合物を２４時間還流させた。溶媒を減圧下で蒸発させた後、水（３０ｍＬ）を残渣に加えて、混合物を形成し、これをＣＨ２Ｃｌ２で抽出した。有機層を組み合わせて、乾燥させ、濃縮した。粗生成物を、フラッシュクロマトグラフィー（溶離剤：ＣＨ２Ｃｌ２：ヘキサン＝７：３）によって精製したところ、ジドデシルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−４，８−ジカルボキシレート（収率：１．７５ｇ、３２．９％）が得られた。１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：０．９（６Ｈ，ｔ）、１．３（２８Ｈ，ｍ）、１．４（４Ｈ，ｍ）、１．６（４Ｈ，ｍ）、１．９（４Ｈ，ｍ）、４．６（４Ｈ，ｔ）、７．８（２Ｈ，ｄ）、８．３（２Ｈ，ｄ）。
【０１４４】
二つ口フラスコ中で、ジドデシルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−４，８−ジカルボキシレート（１．７５ｇ、２．８５ｍｍｏｌ）を、ＣＨ２Ｃｌ２（１０
０ｍＬ）に溶解させた。１０ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２に溶解されたＢｒ２の溶液（３当量、１．３７ｇ、８．５５ｍｍｏｌ）を、上記の溶液に滴下して加えた。添加が完了した後、反応混合物を、室温で一晩撹拌した。次に、飽和した重亜硫酸ナトリウム溶液を、反応混合物に加えた。混合物をＣＨ２Ｃｌ２で抽出した後、有機層を組み合わせて、乾燥させ、濃縮した。粗生成物を、フラッシュクロマトグラフィー（溶離剤：ヘキサン：ＣＨ２Ｃｌ２＝３：２）によって精製したところ、２，６−ジブロモジドデシル４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボキシレート（収率：０．９３ｇ、４２．３％）が得られた。１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：０．９（６Ｈ，ｔ）、１．３（２８Ｈ，ｍ）、１．４（４Ｈ，ｍ）、１．６（４Ｈ，ｍ）１．９（４Ｈ，ｍ）、４．６（４Ｈ，ｔ）、８．３（２Ｈ，ｓ）。
２，６−ビス（トリメチルスタンニル）−４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−ジカルボン酸ドデシルエステルの合成
【０１４５】
【化２８】
0006051206.tif 000030
【０１４６】
２００ｍＬのシュレンクフラスコに、３８３ｍｇ（０．４９６ｍｍｏｌ）の２，６−ジブロモ−４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボン酸ドデシルエステル及び１２０ｍＬの乾燥ＴＨＦを加えた。溶液を−７８℃に冷却した。ｎ−ＢｕＬｉ（０．３８ｍＬ、１．１ｍｍｏｌ）の２．８７Ｍ溶液を、冷却されたスラリーに滴下して加えた。ｎＢｕＬｉ溶液の添加の後、反応混合物を−７８℃で３０分間撹拌した。次に、塩化トリメチルスズ（１．２ｍＬ、１．２ｍｍｏｌ）の１．０Ｍ溶液を、反応混合物に加えた。反応混合物を徐々に室温まで温め、一晩撹拌した。反応混合物を分液漏斗中に注ぎ、２００ｍＬのジエチルエーテルをこの漏斗に加えた。有機層を、３×１００ｍＬの水及び１×１００ｍＬの塩水で洗浄した。有機層を無水ＭｇＳＯ４で乾燥させた後、溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製したところ、１０３ｍｇの純粋な２，６−ビス（トリメチルスタンニル）−４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボン酸ドデシルエステルが得られた。
５−（２−オクチル−ドデシル）−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５−ジオン（化合物２）の合成
【０１４７】
【化２９】
0006051206.tif 000031
【０１４８】
適切な出発材料を用いて、上記の化合物１と同じ手順から化合物２を調製した。出発材料の１つである１−アミノ−２−オクチル−ドデカンを、レティジア（Ｌｅｔｉｚｉａ）
ら、米国化学会誌（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ）２００８、１３０、９６７９に記載される手順によって調製した。
ポリ［（４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボン酸ドデシルエステル）−ａｌｔ−［５−（２−オクチル−ドデシル）−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオンの合成
【０１４９】
【化３０】
0006051206.tif 000032
【０１５０】
１００ｍＬの三つ口丸底フラスコに、０．２０５ｇ（０．２２ｍｍｏｌ）の２，６−ビス（トリメチルスタンニル）−４，８−ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンジカルボン酸ドデシルエステル、７ｍｇ（７μｍｏｌ）のＰｄ２（ｄｂａ）３、１８ｍｇ（５９μｍｏｌ）のトリ−ｏ−トリルホスフィン、０．１５９ｇ（０．１９７ｍｍｏｌ）の化合物２及び２０ｍＬの乾燥トルエンを加えた。この反応混合物を２日間還流させ、次に、８０℃に冷ました。ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物の水溶液（２０ｍＬの水中１．５ｇ）を、シリンジによってフラスコ中に導入した。混合物を８０℃で１２時間撹拌し、次に、室温に冷ました。有機相を水層から分離し、メタノール（２００ｍＬ）中に注いだ。ポリマー沈殿物を収集し、次に、ソックスレー抽出によって精製したところ、約１７，８００のＭｎを有する２８ｍｇ（１１％）のポリマー２が得られた。
実施例３：ポリマー３の合成
ポリ［（４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル）−ａｌｔ−［５−ドデシル−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン（ポリマー３）の合成
【０１５１】
【化３１】
0006051206.tif 000033
【０１５２】
１００ｍＬのシュレンクフラスコに、１２５ｍｇ（０．１７ｍｍｏｌ）のビス（２，６−トリメチル−スタンニル）−４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン（ホウ（Ｈｏｕ）ら、米国化学会誌（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ）２００８、１３０、１６１４４に記載される手順にしたがって調製したもの）、実施例１において調製された１００ｍｇ（０．１４ｍｍｏｌ）の化合物１、８ｍｇ（１３μｍｏｌ）のＰｄ２（ｄｂａ）３、１３ｍｇ（４２μｍｏｌ）のトリ−ｏ−トリルホスフィン、及び２０ｍＬの乾燥トルエンを加えた。この反応混合物を２日間還流させ、次に、８０℃に冷ました。ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物の水溶液（２０ｍＬの水中１．５ｇ）を、シリンジによってフラスコ中に導入した。混合物を８０℃で１２時間撹拌し、室温に冷ました。有機相を水層から分離した後、それをメタノール（２００ｍＬ）中に注いだ。ポリマー沈殿物を収集し、ソックスレー抽出によって精製したところ、約１１，０００のＭｎを有する２３ｍｇ（１７％）のポリマー３が得られた。
実施例４：ポリマー４の合成
３，４−ジドデシル２，５ジ（トリメチルスズ）チオフェンの合成
【０１５３】
【化３２】
0006051206.tif 000034
【０１５４】
油浴及び温度フィードバック機構を備えたホットプレートを、８０℃に設定した。３，４−ジドデシルチオフェン（１ｇ、２．３７７ｍｍｏｌ）（マクロモレキュールズ（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）２００６、３９、４２８９〜４２９７に記載される手順にしたがって調製したもの）を、撹拌子を含む乾燥した５００ｍＬの丸底フラスコに加えた。凝縮器を追加し、システムを、交互にアルゴンでパージした。無水ヘキサン（２０ｍＬ）、テトラメチルエチレンジアミン（２．１２５ｍＬ、１４．２６ｍｍｏｌ）、及びヘキサン中のｎ−ＢｕＬｉ（５．４８ｍＬ、２．６Ｍ、１４．２６ｍｍｏｌ）を一度にそれぞれ加えた。フラスコを、８０℃の油浴中に入れ、約１．５時間還流しながら撹拌させた。次に、反応物を、アセトニトリルドライアイス浴中で−４５℃に冷却し、１５分間平衡化させた。ＴＨＦ中の塩化トリメチルスズ（１９．０１ｍＬ、１Ｍ、１９．０１ｍｍｏｌ）を一度に加えた。塩化スズを加えると、反応物が無色透明に戻るのが観察された。反応物を光から遮蔽した。−４５℃で１５分後、反応物を室温まで温め、一晩撹拌した。水を加えて、反応物を急冷し、反応混合物をエーテルで３回抽出した。有機層を、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、ろ過して乾燥剤を除去し、回転蒸発によって濃縮し、１９：１のヘキサン：ＴＥＡを溶離剤として用いたシリカゲルにおけるクロマトグラフィーによって精製した。徹底的に乾燥させた後、適切なＮＭＲスペクトルを有する１．９３７ｇ（＞１００％）の３，４−ジドデシル２，５ジ（トリメチルスズ）チオフェンが、無色油として得られた。
ポリマー４の合成
【０１５５】
【化３３】
0006051206.tif 000035
【０１５６】
油浴及び温度フィードバック機構を備えたホットプレートを、１２０℃に設定し、清浄な蓋付き凝縮器を準備した。強力な撹拌子を含む１００ｍＬの丸底に、実施例１から調製された１８５．９ｍｇ（０．２６７２ｍｍｏｌ）の化合物１、２１９．２ｍｇ（０．２９３７ｍｍｏｌ、９５％の純度と想定される）の３，４−ジドデシル２，５ジ（トリメチルスズ）チオフェン、６．７ｍｇ（０．００７３４２ｍｍｏｌ）のパラジウム触媒、及び１７．９ｍｇ（０．０５８７ｍｍｏｌ）のリン配位子を加えた。（テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）スリーブを用いて）上記の凝縮器をフラスコに取り付け、それを交互のアルゴン／真空サイクルで３回パージした。シリンジを用いて、凝縮器の隔壁を通して無水トルエンを加えた。フラスコを、１２０℃の油浴中に入れ、４日間撹拌させた。反応物を光から遮蔽した。２０分後に紫色が観察された。４日後に、反応物の温度を８０℃に低下させた。５．２９ｇ（２３．４９ｍｍｏｌ）のジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物を、４０ｍＬの脱イオン水中の反応混合物に加えた後、混合物を、さらに１日激しく撹拌した。次に、反応物を熱から外し、有機相を水相から分離させた。水層を除去し、有機相を、脱イオン水で２回洗浄した。次に、有機相を７００ｍＬのメタノール中に注いで、ポリマーを沈殿させた。懸濁液をろ過したところ、粗製ポリマー（Ｍｎ：８１８３、ＰＤ：１．６）が得られ、これを、ソックスレー装置中で、メタノール（一日中）、アセトン（８時間）、ヘキサン（一晩）、ＤＣＭ（８時間）、クロロホルム（一晩）を用いて分別した。クロロホルム抽出物を、７００ｍＬのメタノール中に注ぐことで、ポリマーを沈殿させ、それをろ過したところ、約４０ｍｇ（収率：１４．２％の収率）のポリマー４（Ｍｎ：１６．６５４、ＰＤ：１．２６）が得られた。
実施例５：ポリマー５の合成
２，３，４，５テトラフルオロ−１，６ビス［６−ブロモ−４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン］ベンゼンの合成
【０１５７】
【化３４】
0006051206.tif 000036
【０１５８】
実施例３において調製された２ｇの４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン（４．７７６ｍｍｏｌ、１当量）を、（アルゴン下で）１２５ｍｌの乾燥ＴＨＦに加えた。均一な溶液が得られたら、混合物を、ドライアイス／アセトン浴中で−７８℃に冷却した。反応容器を、真空によってパージし、ア
ルゴンを３回補充した。混合物を、−７８℃で２０分間撹拌した後、ヘキサン（４．２９８ｍｍｏｌ、０．９当量）中１．５ｍｌの２．８７Ｍのｎ−ＢｕＬｉを、シリンジを介してゆっくりと加えた。この混合物を、−７８℃で１．５時間撹拌した。残りの操作と同様に、反応容器を光から保護した。ヘキサン（４．７７ｍｍｏｌ、１当量）中４．７７ｍｌの１ＭのＳｎＭｅ３Ｃｌを、−７８℃でシリンジを介して混合物に加えた。この溶液を、−７８℃で２０分間、次に、室温で１．５時間撹拌した。次に、反応物を、水で急冷し、移動のためにエーテルを用いて分液漏斗中に注いだ。混合物を水で洗浄し、フラスコ中に注ぎ、室温で２０分間ＭｇＳＯ４とともに撹拌し、ろ過し、溶媒を取り除いた。ＨＰＬＣは、モノ−スズＳｉＢＢｔへの約７６％の転化率を示した。このモノ−スズ反応容器を、アルゴンでフラッシュし、０．６７２ｇの１，４−ジヨードテトラフルオロベンゼン（確実にモノ−スズが過剰に存在するように計算された、１．６７２ｍｍｏｌ、０．３５当量）、２１８ｍｇのトリス（ジベンジリデン−アセトン）−ジパラジウム（０）（Ｐｄ（ｄＢＡ）２、５モル％）及び７３ｍｇのトリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（トリ−ｏ−トリ、５モル％）をフラスコに加えた。次に、真空によってフラスコの空気をパージし、アルゴンを３回フラッシュした。次に、１００ｍｌのトルエンを、シリンジを介して加えた後、反応物を光から保護し、４８時間にわたって９５℃まで加熱した。次に、反応物を室温に冷まし、水で急冷した。混合物を分液漏斗中に注ぎ、追加のトルエンで抽出し、水で洗浄した。有機相を収集し、乾燥するまでストリッピングした。この油を、ヘキサンに溶解させ、短いシリカプラグに通した。生成物の全てを、ヘキサンを用いて、シリカプラグからすすぎ落とした。溶液を蒸発させた後、油を逆相シリカカラムに充填した。ＡＣＮ中１Ｌの３０％のＤＣＭから開始して、次に、ＣＡＮ中１Ｌの３５％のＤＣＭ、及び最終的にＡＣＮ中２Ｌの４０％のＤＣＭの、アセトニトリル（ＣＡＮ：ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）中のジクロロメタン（ＤＣＭ：ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）の勾配を用いてカラムを溶離させた。生成物を含有する画分を組み合わせた後、溶媒を蒸発によって除去したところ、１．４８６ｇの中間材料（収率：約９０％；ＨＰＬＣ純度：約９４％）が得られた。
【０１５９】
１．４８６ｇの中間材料（１．５１１ｍｍｏｌ、１当量）を０．８０６６ｇのＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ、４．５４ｍｍｏｌ、３当量）と組み合わせた後、フラスコを減圧下でパージし、アルゴンで３回フラッシュした。１００ｍｌのクロロホルムを、シリンジを介して加えた後、混合物を、一晩（約１６時間）還流させた。次に、反応物を室温に冷まし、水で急冷した。得られた懸濁液を分液漏斗中に注いだ後、有機相を水で十分に洗浄した。次に、有機相を収集し、乾燥するまでストリッピングした。得られたワックス質の固体を、逆相シリカカラムに充填し、アセトニトリル中のジクロロメタンの勾配（すなわち、ＡＣＮ中１Ｌの３０％のＤＣＭ、ＡＣＮ中１Ｌの３５％のＤＣＭ、ＡＣＮ中２Ｌの４０％のＤＣＭ、及びＡＣＮ中１Ｌの５０％のＤＣＭ）を用いてこれを溶離させた。生成物を含有する画分を組み合わせた後、溶媒を蒸発によって除去した。残渣を、高真空下で一晩乾燥させたところ、１．５５２ｇ（８９％の収率）の表題化合物（ＨＰＬＣによる９６％の純度）が得られた。
ポリマー５の合成
【０１６０】
【化３５】
0006051206.tif 000037
【０１６１】
６００ｍｇの２，３，４，５−テトラフルオロ−１，６−ビス［６−ブロモ−４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン］ベンゼン（０．５２５６ｍｍｏｌ、１当量）を、丸底フラスコに充填し、アルゴンでパージ／フラッシュした。１５０ｍｌの乾燥ＴＨＦをフラスコに加えた後、固体を室温で溶解させた。均一な溶液が得られたら、フラスコを、ドライアイス／アセトン浴中で−７８℃に冷却した。反応容器を、真空によってパージし、アルゴンを３回補充した。−７８℃で１５分間撹拌した後、１．４６５ｍｌのｎ−ＢｕＬｉ（ヘキサン中２．８７Ｍ溶液、４．２０５ｍｍｏｌ、８当量）を、−７８℃でシリンジを介して加えた。溶液を、この温度で１．５時間撹拌した。次に、残りの操作と同様に、フラスコを、光から保護した。５．２６ｍｌのＳｎＭｅ３Ｃｌ（ヘキサン中１Ｍ溶液、５．２６ｍｍｏｌ、１０当量）を、シリンジを介してフラスコに加えた。溶液を、−７８℃で２０分間、次に、室温で２時間撹拌した。反応混合物を水で急冷し、エーテルで抽出した。有機層を水で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、ろ過し、乾燥するまでストリッピングした。ＨＰＬＣ（６０：４０のＡＣＮ：ＤＣＭ）により、ビス−スズ中間体（室温で２３．２３９分間）への約９５％の転化率が示され、このビス−スズ中間体を、高真空下で一晩乾燥させた。
【０１６２】
６８３ｍｇの上記のビス−スズ中間体を収集し、実施例２において調製された３８１ｍｇの化合物２（０．４７１ｍｍｏｌ、０．９５当量）、２１ｍｇのトリス（ジベンジリデン−アセトン）−ジパラジウム（０）（Ｐｄ（ｄＢＡ）２、５モル％）及び７ｍｇのトリ−（ｏ−トリル）ホスフィン（トリ−ｏ−トリ、５モル％）とともに丸底フラスコに充填した。反応容器の空気をパージし、アルゴンを３回補充した。１５０ｍｌの脱気したトルエンを、シリンジを介してフラスコに加えた。次に、反応混合物を、４日間にわたって９５℃まで加熱した。８ｇの金属捕捉剤（すなわち、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物）を、１００ｍｌの脱イオン水に溶解させ、フラスコに加えた。得られた懸濁液を、９０℃で一晩激しく撹拌した。懸濁液を室温に冷まし、分液漏斗中に注いだ。有機相を、水で十分に洗浄し、単離した。この溶液を、室温で１５００ｍｌのＭｅＯＨ中に注いだ。得られた懸濁液をろ過し、このように得られた固体を、ソックスレーシンブル中に収集した。この粗材料の試料を、ＧＰＣによって試験したところ、材料は、３２，１０７のＭｎ、１０５，５１８のＭｗ、及び３．２８６のＰＤを有することが示された。このシンブルを、ＭｅＯＨで一晩（１６時間）抽出し、アセトンで８時間抽出し、ヘキサンで１６時間抽出し、ＤＣＭで８時間抽出し、クロロホルムで１６時間抽出した。クロロホルム画分を乾燥させ、単離した。このクロロホルム画分のＧＰＣにより、４５，９９９のＭｎ、１１３，８９６のＭｗ、及び２．５３のＰＤが示された。クロロホルム画分を乾燥させると、６２７ｍｇのポリマー５（合成に使用される上記のジ−ブロモ化合物の量を基準にして８１．５％の収率）が得られた。
実施例６：ポリマー６の合成
５−（２−エチルヘキシル）マレイミドの合成
【０１６３】
【化３６】
0006051206.tif 000038
【０１６４】
撹拌子を備えた、乾燥した５００ｍＬの丸底フラスコに、５．４ｇ（５５ｍｍｏｌ）の無水マレイン酸を加えた。１５０ｍＬのトルエンを、フラスコに加えた後、均圧滴下漏斗を用いて、追加の１００ｍＬのトルエン中の８．２０ｍＬ（５０．０５ｍｍｏｌ）のエチルヘキシルアミンをゆっくりと加えた。無水マレイン酸は、添加中に溶液に完全に溶解し
た。添加が完了した後、反応混合物を２．５時間撹拌させた。この間に、油浴及び温度フィードバック機構を備えたホットプレートを、８０℃に設定した。２．５時間後、１２．４ｇ（５５ｍｍｏｌ）の臭化亜鉛及び１５．７ｍＬ（７４．８ｍｍｏｌ）のヘキサメチルジシラザンをフラスコに加え、次に、これを、さらに２．５時間８０℃の油浴中に入れた。白色の沈殿物が形成された。溶液を冷却し、一晩撹拌させた。次に、反応混合物を、（８．３ｍＬの濃ＨＣｌから希釈された）２００ｍＬの０．５ＭのＨＣｌ中に注いだ。有機層を分離した後、水層を、酢酸エチルで２回抽出した。組み合わされた有機層を、飽和した炭酸水素ナトリウム水溶液で２回、塩水で１回洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ過によって除去した後、ろ液を回転蒸発によって濃縮し、一晩高真空下に置いたところ、透明のわずかに褐色の油が定量的収率で生成された。
５−（２−エチルヘキシル）−ピロロ［３，４−ｆ］−４，７−ビス（２−ブロモ−チオフェン）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール−５，７（６Ｈ）−ジオン（化合物３）の合成
【０１６５】
【化３７】
0006051206.tif 000039
【０１６６】
油浴及び温度フィードバックを備えたホットプレートを、１０５℃に設定した。撹拌子を含む乾燥した２５０ｍＬの丸底フラスコに、１ｇ（２．１５４ｍｍｏｌ）の４，６−ビス（５−ブロモ−２−チエニル）チエノ［３，４−ｃ］［１，２，５］チアジアゾール及び１．８ｇ（８．６１６ｍｍｏｌ）の５−（２−エチルヘキシル）マレイミドを加えた。フラスコの蓋を閉め、交互のアルゴン／真空サイクルで３回パージした。８０ｍＬの無水トルエンをフラスコに加えた後、反応混合物を、一晩１０５℃の油浴中に入れた（還流させなかった）。出発材料の青色が完全になくなるまで、反応を１０５℃で続けた。ディールス・アルダー環化が完了したら、反応物を室温に冷ました。２．６５５ｇ（１１．８５ｍｍｏｌ、最高７７％）のメタ−クロロペルオキシ安息香酸を、フラスコに一度に加えた。反応物を、さらに一晩、室温で撹拌させ、濃縮した。溶離溶媒として９：１のヘキサン：酢酸エチルを用いて、残渣をカラムクロマトグラフィーによって精製した。所望の生成物は、溶離する最初の主要画分であった。６８５ｍｇ（４９．７％の収率）の表題化合物が、鮮紅色の生成物として得られた。
ポリマー６の合成
油浴及び温度フィードバック機構を備えたホットプレートを、１２０℃に設定した。撹拌子及び実施例５において調製された２，３，４，５−テトラフルオロ−１，６−ビス［６−トリメチルスズ−４，４−ジ（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シロロ［３，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン］ベンゼン（５６３．７ｍｇ、０．４３０６ｍｍｏｌ、ＨＰＬＣによる９６．５％の純度）を含む１００ｍＬの丸底に、上で調製された２５０ｍｇ（０．３９１０ｍｍｏｌ）の化合物３、９．８６ｍｇ（０．０１０８ｍｍｏｌ）のパラジウム触媒、及び２６．２ｍｇ（０．０８６１ｍｍｏｌ）のリン配位子を加えた。フラスコに凝縮器を取り付け、交互のアルゴン／真空サイクルで３回パージした。シリンジを用いて、凝縮器の隔壁を通して無水トルエンを加えた。フラスコを１２０℃の油浴中に入れ、４日間撹拌させた。数時間以内に沈殿物及び濃緑色が観察された。反応物の温度を８０℃に
低下させた後、４０ｍＬの脱イオン水中の７．７６ｇ（３４．４５ｍｍｏｌ）のジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物を、反応混合物に加え、これを、さらに１日撹拌させた。次に、反応物を熱から外し、有機相を水相から分離させた。水層を除去した後、有機相を、脱イオン水で２回洗浄し、次に、７００ｍＬのメタノール中に注いで、沈殿物を形成した。懸濁液をろ過したところ、粗製ポリマー（Ｍｎ：２３，２１７、ＰＤ：３．０６）が得られ、これを、ソックスレー装置中で、メタノール（一日中）、アセトン（８時間）、ヘキサン（一晩）、ＤＣＭ（８時間）、クロロホルム（一晩）、及びクロロベンゼン（８時間）を用いて分別した。残りの溶解されていないポリマー材料を、１６０℃で一晩、ｏ−ジクロロベンゼンで抽出した。ＯＤＣＢ抽出物を、７００ｍＬのメタノール中に注いで、沈殿物を形成し、これをろ過したところ、２９６ｍｇ（５１．７％の収率）のポリマー６（Ｍｎ：５５，３７４、ＰＤ：１．９）が得られた。
実施例７：ポリマー１〜６の物理的特性の測定
ポリマー１〜６のＨＯＭＯ／ＬＵＭＯ値を、サイクリックボルタンメトリーによって測定した。ポリマーを、ｏ−ジクロロベンゼン溶液（１ｍｇ／ｍＬ）から、直径３．０ｍｍのガラス状炭素電極へとドロップキャストすることによって、サイクリックボルタンメトリー測定を行った。対電極は白金線であった。基準電極は、電解質で満たされた多孔質バイコール（ｖｙｃｏｒ）塩架橋を用いて電解質溶液と接触させた０．１ＭのｎＢｕ４ＮＰＦ６／ＣＨ３ＣＮ中のＡｇ／ＡｇＮＯ３（０．０１Ｍ）であった。電解質溶液は、アセトニトリル中０．１ＭのｎＢｕ４ＰＦ６であった。アセトニトリルは、入手したままの状態で使用される、シグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）製のクロマソルブ（Ｃｈｒｏｍａｓｏｌｖｅ）グレードであった。全ての電気化学を、ＢＡＳ  １００Ｂ／Ｗ電気化学分析器を用いて、高純度のアルゴン雰囲気下で行った。走査速度は、２０ｍＶ／秒であり、走査は酸化方向で開始された。昇華によって精製されたフェロセンを、外部基準として用いて、電位をＳＣＥ基準に換算した。ＳＣＥの真空レベルは、−７．５３×１０−１９Ｊ（−４．７ｅＶ）であると仮定される。結果が、以下の表１にまとめられている。
【０１６７】
【表１】
0006051206.tif 000040
【０１６８】
ａ．  上記のサイクリックボルタンメトリー測定から得られたバンドギャップ。
ｂ．  光活性ポリマー溶液のＵＶ−Ｖｉｓ測定から得られたバンドギャップ。
ｃ．  光活性ポリマーフィルムのＵＶ−Ｖｉｓ測定から得られたバンドギャップ。
【０１６９】
パーキンエルマーラムダ（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ）３５分光光度計で、ポリマー１〜６のＵＶ−可視スペクトルを得た。１ｍｇ／ｍＬの濃度のｏ−ジクロロベンゼン（ｏ−ＤＣＢ）中のポリマー中の原料試料を、ｏ−ＤＣＢで希釈して、溶液を調製したところ、この溶液は、０．７０〜０．９５吸光度単位の最大ピーク強度を示した。石英キュベットの経路長は１ｃｍであった。ｏ−ＤＣＢを含有する基準の１ｃｍの石英キュベットを用いて、計器をダブルビームモードで使用した。ＨＰＬＣグレード（シグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）製のクロモソルブ（Ｃｈｒｏｍｏｓｏｌｖ）
）ｏ−ＤＣＢを使用した。スペクトルを周囲温度で取った。結果が、以下の表２にまとめられている。
【０１７０】
【表２】
0006051206.tif 000041
【０１７１】
実施例８：光活性ポリマー２，４〜６を用いた光電池の作製
光活性ポリマー２，４〜６を用いて、透明の予めパターン加工されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）下部電極を備えたガラス基板、ＩＴＯ電極の上部の正孔阻止層、正孔阻止層の上部の光活性層、光活性層の上部の正孔キャリア層、及び上部の銀電極を含む反転型有機光電池を作製した。正孔阻止層は、架橋されたポリアミンを含み、正孔キャリア層は、エアープロダクツ・アンド・ケミカルズ社（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能なＨＩＬファミリーのチオフェンポリマーを含んでいた。ブレードコーティング技術を用いて、０．６重量％の濃度で、１，２−ジクロロベンゼンに溶解された光活性ポリマーとＰＣＢＭとのブレンド（重量基準で１：２）から光活性層を形成した。光活性ポリマー溶液を、コーティングの前に少なくとも１２時間、８０℃で撹拌した。ブレードコーティングプロセス中、ブレードコータ温度を５０℃に維持しながら、溶液を８０℃で撹拌下に保った。光活性層の厚さを、ブレード速度及び付着される溶液の体積によって調整した。
【０１７２】
デバイスの電流密度−電圧特性を、ウォルドルフ（Ｗａｌｄａｕｆ）ら、アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、８９、２３３５１７（２００６）に記載されるように測定した。結果が、以下の表３にまとめられている。
【０１７３】
【表３】
0006051206.tif 000042
【０１７４】
他の実施形態が、以下の特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
0006051206.tif 000059
【図２】
0006051206.tif 000060
【図３】
0006051206.tif 000061
【図４】
0006051206.tif 000062