(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、及び
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：
【化１】
0006460553.tif 000045
【化２】
0006460553.tif 000046
【化３】
0006460553.tif 000047
【化４】
0006460553.tif 000048
化学式１〜４において、
Ｘ１〜Ｘ８は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ及びＴｅからなる群より選択され、
Ｙ１〜Ｙ４は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してＣＲ''、Ｎ、ＳｉＲ''、Ｐ及びＧｅＲ''からなる群より選択され、
Ｃｙ１は置換もしくは非置換の炭化水素環；または置換もしくは非置換の複素環であり、
Ｒ、Ｒ'、Ｒ''、Ｑ１〜Ｑ８、Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１０及びＲ１１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；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キシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；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複素環基であり、
Ｒ２０及びＲ２１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して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リールオキシ基であり、
ａ、ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇは各々０〜３の整数であり、
ａ、ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇが２以上である場合、２以上の括弧内の構造は互いに同一であるかまたは異なり、
Ａ１及びＡ２は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してフッ素；または塩素である。
【請求項２】
前記化学式２で表される第２単位は下記化学式２−１で表される、請求項１に記載の重合体：
【化５】
0006460553.tif 000049
化学式２−１において、
Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して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リール基；または置換もしくは非置換の複素環基である。
【請求項３】
前記第３単位は下記化学式３−１〜３−３のいずれか一つで表される、請求項１に記載の重合体：
【化６】
0006460553.tif 000050
【化７】
0006460553.tif 000051
【化８】
0006460553.tif 000052
化学式３−１〜３−３において、
Ｒ２０及びＲ２１は化学式３で定義したものと同様であり、
Ｒ２６は水素；ハロゲン基；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アルコキシ基；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複素環基である。
【請求項４】
前記重合体は下記化学式５または下記化学式６で表される単位を含む、請求項１に記載の重合体：
【化９】
0006460553.tif 000053
【化１０】
0006460553.tif 000054
化学式５及び６において、
ｌはモル分率として０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍはモル分率として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及びＢ'は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して前記化学式２で表される第２単位であり、
Ｃ及びＣ'は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して前記化学式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として１〜１０，０００の整数である。
【請求項５】
化学式５のＢは下記化学式２−１で表される第２単位であり、
ａ及びｂは０である、請求項４に記載の重合体：
【化１１】
0006460553.tif 000055
化学式２−１において、
Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して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リール基；または置換もしくは非置換の複素環基である。
【請求項６】
化学式６のＣは下記化学式３−１または３−３で表される第３単位であり、
ａ及びｂは各々１〜３の整数である、請求項４に記載の重合体：
【化１２】
0006460553.tif 000056
【化１３】
0006460553.tif 000057
化学式３−１及び３−３において、
Ｒ２０及びＲ２１は前記化学式３で定義したものと同様であり、
Ｒ２６は水素；ハロゲン基；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アルコキシ基；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複素環基である。
【請求項７】
前記重合体は下記化学式７〜１１のいずれか一つで表される単位を含む、請求項１に記載の重合体：
【化１４】
0006460553.tif 000058
【化１５】
0006460553.tif 000059
【化１６】
0006460553.tif 000060
【化１７】
0006460553.tif 000061
【化１８】
0006460553.tif 000062
化学式７〜１１において、
ｌはモル分率として０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍはモル分率として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として１〜１０，０００の整数である。
【請求項８】
前記重合体はランダム重合体である、請求項１に記載の重合体。
【請求項９】
前記重合体の数平均分子量は５，０００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の重合体。
【請求項１０】
前記重合体の分子量分布は１〜１０である、請求項１に記載の重合体。
【請求項１１】
第１電極、前記第１電極と対向して備えられた第２電極、及び前記第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層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうち１層以上は請求項１〜１０のいずれか１項に記載の重合体を含む有機太陽電池。
【請求項１２】
前記光活性層は電子供与体及び電子受容体からなる群より選択される１または２以上を含み、
前記電子供与体は前記重合体を含む、請求項１１に記載の有機太陽電池。
【請求項１３】
前記電子供与体及び電子受容体はバルクヘテロ接合（ＢＨＪ）を構成する、請求項１２に記載の有機太陽電池。
【請求項１４】
前記光活性層はｎ型有機物層及びｐ型有機物層を含む二層薄膜（ｂｉｌａｙｅｒ）構造であり、
前記ｐ型有機物層は前記重合体を含む、請求項１１に記載の有機太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は２０１４年１２月１９日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１４−０１８４８８５号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
【０００２】
本明細書は重合体及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応じて無機太陽電池と有機太陽電池に分けることができる。典型的な太陽電池は、無機半導体である結晶性シリコン（Ｓｉ）をドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）してｐ−ｎ接合に作ったものである。光を吸収して生じる電子と正孔はｐ−ｎ接合点にまで拡散し、その電界によって加速されて電極に移動する。この過程の電力変換効率は外部回路に与えられる電力と太陽電池に入った太陽電力の比で定義され、現在標準化された仮想の太陽照射条件で測定した時に２４％程度まで達成された。しかし、従来の無機太陽電池は既に経済性と材料上の需給に限界を見せているため、加工し易く安価で様々な機能性を有する有機物半導体太陽電池が長期的な代替エネルギー源として脚光を浴びている。
【０００４】
太陽電池は、太陽エネルギーから可能な限り多くの電気エネルギーを出力できるように効率を上げることが重要である。このような太陽電池の効率を上げるためには、半導体の内部で可能な限り多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を失うことなく外部に引き出すことも重要である。電荷が失われる原因のうちの一つが生成された電子及び正孔が再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）によって消滅することである。生成された電子や正孔が失われずに電極に伝達されるための方法として様々な方法が提示されているが、その大半は追加工程が求められ、そのために製造費用が上昇する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔｗｏ−ｌａｙｅｒ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｃｅｌｌ（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４８、１８３．（１９９６））
【非特許文献２】Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ  ｖｉａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｄｏｎｏｒ−Ａｃｃｅｐｔｏｒ  Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓ（Ｇ．Ｙｕ，Ｊ．Ｇａｏ、Ｊ．Ｃ．Ｈｕｍｍｅｌｅｎ、Ｆ．Ｗｕｄｌ、Ａ．Ｊ．Ｈｅｅｇｅｒ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２７０、１７８９．（１９９５））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書は重合体及びこれを含む有機太陽電池を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書は、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、及び
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１】
0006460553.tif 000002
【化２】
0006460553.tif 000003
【化３】
0006460553.tif 000004
【化４】
0006460553.tif 000005
化学式１〜４において、
Ｘ１〜Ｘ８は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してＣＲＲ'、ＮＲ、Ｏ、ＳｉＲＲ'、ＰＲ、Ｓ、ＧｅＲＲ'、Ｓｅ及びＴｅからなる群より選択され、
Ｙ１〜Ｙ４は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してＣＲ''、Ｎ、ＳｉＲ''、Ｐ及びＧｅＲ''からなる群より選択され、
Ｃｙ１は置換もしくは非置換の炭化水素環；または置換もしくは非置換の複素環であり、
Ｒ、Ｒ'、Ｒ''、Ｑ１〜Ｑ８、Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１０及びＲ１１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；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キシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；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複素環基であり、
Ｒ２０及びＲ２１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して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リールオキシ基であり、
ａ、ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇは各々０〜３の整数であり、
ａ、ｂ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇが２以上である場合、２以上の括弧内の構造は互いに同一であるかまたは異なり、
Ａ１及びＡ２は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してフッ素；または塩素である。
【０００８】
また、本明細書は、第１電極、前記第１電極と対向して備えられた第２電極、及び前記第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層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうち１層以上は前述した重合体を含む有機太陽電池を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書の一実施態様による重合体は、導電性物質として熱的安定性を有し、高い電子移動度を有する。よって、有機太陽電池に適用する場合に優れた電気的特性及び優れた寿命特性を期待することができる。
【００１０】
また、本明細書の一実施態様による重合体はＨＯＭＯエネルギー準位が高いため、それを含む有機太陽電池を実現する場合に開放電圧の特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書の一実施態様による有機太陽電池を示す図である。
【図２】製造例１で合成した化学式ＡのＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図３】製造例１で合成した化学式Ａ−１のＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図４】製造例２で合成した化学式Ｂ−３のＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図５】製造例２で合成した化学式Ｂ−４のＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図６】重合体１のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【図７】重合体２のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【図８】重合体３のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【図９】重合体４のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【図１０】実験例１のｒｐｍに応じた有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【図１１】実験例２のｒｐｍに応じた有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【図１２】実験例３のｒｐｍに応じた有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【図１３】実験例１８による有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【図１４】実験例１８の有機太陽電池の入射光電変換効率を示す図である。
【図１５】実験例１９〜２２による有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
【００１３】
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された構造を意味する。
【００１４】
本明細書において、「単位を含む」とは重合体内の主鎖に含まれる意味である。
【００１５】
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ものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
【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。よって、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ものとして解釈される。例えば、ＨＯＭＯエネルギー準位とは、真空準位からＨＯＭＯ（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ＬＵＭＯ（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において、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、及び前記化学式３または４で表される第３単位を含む。
【００１８】
前記置換基の例示は下記で説明するが、それらに限定されるものではない。
【００１９】
前記「置換」という用語は化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に換わることを意味し、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特に限定されず、２以上置換される場合、２以上の置換基は互いに同一であるかまたは異なってもよい。
【００２０】
本明細書において、「置換もしくは非置換」という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；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キシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；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シリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；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；及び置換もしくは非置換の複素環基からなる群より選択された一つ以上の置換基で置換されたか、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たか、またはいかなる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。
【００２１】
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜３０であることが好ましい。具体的には下記のような構造の化合物であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【化５】
0006460553.tif 000006
【００２２】
本明細書において、アミド基はアミド基の窒素が水素、炭素数１〜３０の直鎖、分岐鎖もしくは環状鎖のアルキル基または炭素数６〜３０のアリール基で１または２置換されてもよい。具体的には下記構造式の化合物であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【化６】
0006460553.tif 000007
【００２３】
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挙げられる。
【００２４】
本明細書において、前記アルキル基は直鎖もしくは分岐鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜５０であることが好ましい。具体的な例としてはメチル、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−メチルペンチル、４−メチルヘキシル、５−メチルヘキシル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
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であることが好ましく、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、シクロオクチル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本明細書において、前記アルコキシ基は直鎖、分岐鎖もしくは環状鎖であってもよい。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であることが好ましい。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、ベンジルオキシ、ｐ−メチルベンジルオキシ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
本明細書において、前記アルケニル基は直鎖もしくは分岐鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜４０であることが好ましい。具体的な例としてはビニル、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−ブダジエニル、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、スチレニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
本明細書において、前記アリール基が単環式アリール基である場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数６〜２５であることが好ましい。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、ターフェニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
本明細書において、前記アリール基が多環式アリール基である場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数１０〜２４であることが好ましい。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、フルオレニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されてもよく、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
【００３１】
前記フルオレニル基が置換される場合、
【化７】
0006460553.tif 000008
等であってもよい。但し、これらに限定されるものではない。
【００３２】
本明細書において、複素環基は炭素でない原子、ヘテロ原子を１以上含むものであり、具体的には、前記へテロ原子はＯ、Ｎ、Ｓｅ及びＳ等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。複素環基の炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜６０であることが好ましい。複素環基の例としてはチオフェン基、フラニル基、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、トリアジニル基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリル基、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、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基及びジベンゾフラニル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
本明細書において、アミン基は置換基に含まれる炭素の数は特に限定されないが、１〜３０であることが好ましい。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、及び複素環基等で置換されてもよく、アミン基の具体的な例としては、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、トリフェニルアミン基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基及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と同様である。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等が挙げられ、アリールチオキシ基としてはフェニルチオキシ基、２−メチルフェニルチオキシ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオキシ基等が挙げられ、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等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
本明細書において、アルキルチオキシ基及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と同様である。具体的には、アルキルチオキシ基としてはメチルチオキシ基、エチルチオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオキシ基、ヘキシルチオキシ基、オクチルチオキシ基等が挙げられ、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等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
本明細書において、前記炭化水素環は、前記１価の置換基ではないことを除いては、シクロアルキル、シクロアルケニル、環状ケトン、アリール基またはこれらの縮合環であってもよい。前記複素環は、シクロヘテロアルキル、シクロヘテロアルケニル、シクロヘテロケトン、脂肪族複素環、芳香族複素環またはこれらの縮合環であってもよく、１価の置換基ではないことを除いては、前記複素環基の例示の中から選択されることができる。
【００３７】
本明細書において、前記Ｃｙ１の炭化水素環は、化学式４の構造と縮合して連結される構造として、単環もしくは多環であってもよく、脂肪族もしくは芳香族であってもよい。また、１価の置換基ではないことを除いては、前述したアリール基またはシクロアルキル基の例示の中から選択されることができる。
【００３８】
本明細書において、前記Ｃｙ１の複素環は、前記炭化水素環において炭素の代わりに少なくとも一つの炭素原子がＮ、Ｏ、Ｓｅ、Ｓ等のヘテロ原子で置換されることを意味し、単環もしくは多環であってもよく、脂肪族もしくは芳香族であってもよく、１価の置換基ではないことを除いては、前述した複素環の例示の中から選択されることができる。
【００３９】
前記炭化水素環または複素環は、シクロアルキル、シクロアルケニル、環状ケトン、芳香族環、脂肪族環であってもよく、単環もしくは多環であってもよい。
【００４０】
本明細書の一実施態様による重合体は化学式１で表される第１単位を含む。本明細書の一実施態様において、前記Ａ１及びＡ２は互いにベンゼン環の対向する位置、すなわち、パラ位置に置換される。この場合、前記第１単位のＡ１及びＡ２は第１単位のＳ原子と相互作用をするか、第２単位のＸ１及び／又はＸ２と相互作用をして、重合体の平面性が増加する。
【００４１】
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ１はＳである。
【００４２】
また一つの実施態様において、前記Ｘ２はＳである。
【００４３】
本明細書の一実施態様において、Ｙ１はＣＲ''である。
【００４４】
また一つの実施態様において、前記Ｙ２はＣＲ''である。
【００４５】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１０は水素である。
【００４６】
また一つの実施態様において、前記Ｒ１１は水素である。
【００４７】
本明細書の一実施態様において、前記化学式２で表される第２単位は下記化学式２−１で表される。
【化８】
0006460553.tif 000009
化学式２−１において、
Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して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リール基；または置換もしくは非置換の複素環基である。
【００４８】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換の複素環である。
【００４９】
また他の実施態様において、前記Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換のＳ原子を１以上含む複素環である。
【００５０】
本明細書の一実施態様において、Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換のチオフェン基である。
【００５１】
本明細書の一実施態様において、前記化学式２で表される第２単位は下記化学式２−２で表される。
【化９】
0006460553.tif 000010
化学式２−２において、
Ｒ１４及びＲ１５は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換のアルキル基；または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
【００５２】
また一つの実施態様において、前記Ｒ１４及びＲ１５は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基である。
【００５３】
また他の実施態様において、前記Ｒ１４及びＲ１５は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換の２−エチルヘキシル基である。
【００５４】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１４及びＲ１５は２−エチルヘキシル基である。
【００５５】
本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の５員もしくは６員の環である。
【００５６】
また一つの実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の５員もしくは６員のＮ原子を１以上含む複素環である。
【００５７】
また一つの実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の５員もしくは６員のＮ原子を１以上含む単環の複素環である。
【００５８】
本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の５員の環である。
【００５９】
本明細書の一実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の５員の単環である。
【００６０】
また他の実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の５員の複素環である。
【００６１】
また他の実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の環状ケトン基である。
【００６２】
また他の実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換のピロリジン−２，５−ジオンである。
【００６３】
また一つの実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換のアルキル基で置換されたピロリジン−２，５−ジオンである。
【００６４】
また一つの実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換の２−エチルヘキシル基で置換されたピロリジン−２，５−ジオンである。
【００６５】
また他の実施態様において、前記Ｃｙ１は置換もしくは非置換のドデカニル基で置換されたピロリジン−２，５−ジオンである。
【００６６】
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ３はＳである。
【００６７】
また他の実施態様において、前記Ｘ４はＳである。
【００６８】
本明細書の一実施態様において、前記Ｘ５はＳである。
【００６９】
本明細書の一実施態様において、前記Ｙ３はＮである。
【００７０】
また一つの実施態様において、前記Ｙ４はＮである。
【００７１】
また一つの実施態様において、前記ｄは０である。
【００７２】
また他の実施態様において、前記ｄは１である。
【００７３】
本明細書の一実施態様において、前記ｅは１である。
【００７４】
また他の実施態様において、前記ｅは０である。
【００７５】
本明細書の一実施態様において、前記Ｑ１は水素である。
【００７６】
本明細書の一実施態様において、前記Ｑ２は水素である。
【００７７】
本明細書の一実施態様において、前記Ｑ３は水素である。
【００７８】
本明細書の一実施態様において、前記Ｑ４は水素である。
【００７９】
本明細書の一実施態様において、前記化学式３で表される第３単位は下記化学式３−１または化学式３−２で表される。
【００８０】
また一つの実施態様において、前記化学式４で表される第３単位は下記化学式３−３で表される。
【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のいずれか一つで表される。
【化１０】
0006460553.tif 000011
【化１１】
0006460553.tif 000012
【化１２】
0006460553.tif 000013
化学式３−１〜３−３において、
Ｒ２０及びＲ２１は化学式３で定義したものと同様であり、
Ｒ２６は水素；ハロゲン基；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アルコキシ基；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複素環基である。
【００８２】
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または下記化学式６で表される単位を含む。
【化１３】
0006460553.tif 000014
【化１４】
0006460553.tif 000015
化学式５及び６において、
ｌはモル分率として０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍはモル分率として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及びＢ'は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して前記化学式２で表される第２単位であり、
Ｃ及びＣ'は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して前記化学式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として１〜１０，０００の整数である。
【００８３】
本明細書の一実施態様において、前記化学式５のＢは前記化学式２−１で表される第２単位であり、ａ及びｂは０である。
【００８４】
本明細書の他の実施態様において、前記化学式６のＣは前記化学式３−１または化学式３−３で表される第３単位であり、ａ及びｂは１〜３の整数である。
【００８５】
この場合、本願発明の化学式１で表される第１単位中のＡ１及びＡ２とチオフェンのＳ原子；または化学式１で表される第１単位中のＡ１及びＡ２と化学式２−１で表される第２単位のＳ原子が相互作用をする。
【００８６】
ここで、相互作用とは、化学構造または化学構造を構成する原子が互いに共有結合以外の作用によって影響を取り交わす非共有結合性の相互作用をすることを意味し、例えば、カルコゲン（ｃｈａｌｃｏｇｅｎ）結合を意味することができる。
【００８７】
本明細書の一実施態様による重合体は、単位内または隣接する他の単位と非共有結合性の相互作用を通じて、重合体のバックボーン（ｂａｃｋｂｏｎｅ）のねじれ角（ｔｏｒｓｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）を最小化させ、重合体の平面性を向上させる。また、非共有結合性の相互作用はπ−πスタッキング（π−π  ｓｔａｃｋｉｎｇ）を向上させ、ポラロン（ｐｏｌａｒｏｎ）とエキシトン（ｅｘｉｔｏｎ）の非局在化（ｄｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）により、電荷移動度が向上し、パッキング（ｐａｃｋｉｎｇ）が容易な効果がある。
【００８８】
また、本明細書の一実施態様において、前記化学式３で表される第３単位はＲ２０、Ｒ２１を含むことによって、Ｒ２０、Ｒ２１のＯ原子；化学式１で表される第１単位のＡ１及びＡ２；及び化学式２で表される第２単位のＳ原子が相互作用を通じて平面構造（ｐｌａｎａｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成することができる。
【００８９】
よって、本明細書の一実施態様による重合体を含む場合には、開放電圧の増加を誘導することができるため、高効率の素子を提供することができる。
【００９０】
本明細書の一実施態様において、前記第３単位は前記化学式３−１で表される単位である。
【００９１】
また他の実施態様において、前記第３単位は前記化学式３−２で表される単位である。
【００９２】
また他の実施態様において、前記第３単位は前記化学式３−３で表される単位である。
【００９３】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１は水素である。
【００９４】
また一つの実施態様において、前記Ｒ２は水素である。
【００９５】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ３は水素である。
【００９６】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ４は水素である。
【００９７】
本明細書の一実施態様において、ａは０である。
【００９８】
また他の実施態様において、ａは１である。
【００９９】
本明細書の一実施態様において、前記ｂは０である。
【０１００】
また他の実施態様において、前記ｂは１である。
【０１０１】
本明細書の一実施態様において、Ｒ''は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複素環である。
【０１０２】
また一つの実施態様において、Ｒ''は置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
【０１０３】
また他の実施態様において、Ｒ''は置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
【０１０４】
また一つの実施態様において、前記Ｒ''は置換もしくは非置換のドデカニルオキシ基である。
【０１０５】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ''はドデカニルオキシ基である。
【０１０６】
本明細書の一実施態様において、Ｒ''は置換もしくは非置換の複素環である。
【０１０７】
また一つの実施態様において、前記Ｒ''は置換もしくは非置換のＳ原子を１以上含む複素環である。
【０１０８】
また一つの実施態様において、前記Ｒ''は置換もしくは非置換のチオフェン基である。
【０１０９】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ''はアルキル基で置換されたチオフェン基である。
【０１１０】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ''は炭素数１〜２０のアルキル基で置換されたチオフェン基である。
【０１１１】
また他の実施態様において、前記Ｒ''は２−エチルヘキシル基で置換されたチオフェン基である。
【０１１２】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１２及びＲ１３は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立してアルキル基で置換されたチオフェン基である。
【０１１３】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ１２及びＲ１３は２−エチルヘキシル基で置換されたチオフェン基である。
【０１１４】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０及び前記Ｒ２１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
【０１１５】
また他の実施態様において、前記Ｒ２０及び前記Ｒ２１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。
【０１１６】
また一つの実施態様において、前記Ｒ２０及び前記Ｒ２１は互いに同一であるかまたは異なり、各々独立して置換もしくは非置換のドデカニルオキシ基である。
【０１１７】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２０及びＲ２１はドデカニルオキシ基である。
【０１１８】
本明細書の一実施態様において、前記Ｒ２６は置換もしくは非置換のアルキル基である。
【０１１９】
また一つの実施態様において、前記Ｒ２６は置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のアルキル基である。
【０１２０】
また他の実施態様において、前記Ｒ２６は置換もしくは非置換の２−エチルヘキシル基である。
【０１２１】
また一つの実施態様において、前記Ｒ２６は２−エチルヘキシル基である。
【０１２２】
また一つの実施態様において、前記Ｒ２６は置換もしくは非置換のドデカニル基である。
【０１２３】
また他の実施態様において、前記Ｒ２６はドデカニル基である。
【０１２４】
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７〜下記化学式１１のいずれか一つで表される単位を含む。
【化１５】
0006460553.tif 000016
【化１６】
0006460553.tif 000017
【化１７】
0006460553.tif 000018
【化１８】
0006460553.tif 000019
【化１９】
0006460553.tif 000020
化学式７〜１１において、
ｌはモル分率として０＜ｌ＜１の実数であり、
ｍはモル分率として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として１〜１０，０００の整数である。
【０１２５】
本明細書の一実施態様において、前記ｌは０．５である。
【０１２６】
また一つの実施態様において、前記ｍは０．５である。
【０１２７】
本明細書の他の実施態様において、前記ｌは０．７５である。
【０１２８】
本明細書の一実施態様において、前記ｍは０．２５である。
【０１２９】
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は、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。
【０１３０】
本明細書の一実施態様において、前記重合体の末端基は複素環基またはアリール基である。
【０１３１】
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（４−（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）基である。
【０１３２】
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（ｂｒｏｍｏ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）基である。
【０１３３】
また一つの実施態様において、前記重合体の末端基はトリフルオロ−ベンゼン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ｂｅｎｚｅｎｅ）基である。
【０１３４】
本明細書の一実施態様によれば、前記重合体の数平均分子量は５，０００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌであることが好ましい。
【０１３５】
本明細書の一実施態様によれば、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。
【０１３６】
分子量分布が低いほど、数平均分子量が大きくなるほど、電気的特性と機械的特性がさらに良くなる。
【０１３７】
また、一定以上の溶解度を持って溶液塗布法の適用が有利となるようにするために、数平均分子量は１００，０００以下であることが好ましい。
【０１３８】
前記重合体は後述する製造例に基づいて製造されることができる。前記重合体の各単位の単量体を、クロロベンゼンを溶媒にして、Ｐｄ２（ｄｂａ）３、Ｐ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）３を入れ、マイクロウェーブ反応器で重合して製造した。
【０１３９】
本明細書に係る重合体は多段階の化学反応により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）カップリング反応及びスティル（Ｓｔｉｌｌｅ）カップリング反応等を通じてモノマーを製造した後、スティルカップリング反応等の炭素−炭素カップリング反応を通じて最終の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）化合物である場合はスズキカップリング反応を通じて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スズ（ｔｒｉｂｕｔｙｌｔｉｎ）またはトリメチルスズ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎ）化合物である場合はスティルカップリング反応を通じて製造することができるが、これらに限定されるものではない。
【０１４０】
本明細書の一実施態様において、第１電極、前記第１電極と対向して備えられた第２電極、及び前記第１電極と第２電極との間に備えられ、光活性層を含む１層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうち１層以上は前記重合体を含む有機太陽電池を提供する。
【０１４１】
本明細書において、ある部材が他の部材「上に」位置する時、これは、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、二つの部材の間にまた他の部材が存在する場合も含む。
【０１４２】
本明細書の一実施例による有機太陽電池は第１電極、光活性層及び第２電極を含む。前記有機太陽電池は基板、正孔輸送層及び／又は電子輸送層をさらに含むことができる。
【０１４３】
本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池が外部光源から光子を受ければ、電子供与体と電子受容体との間で電子と正孔が発生する。発生した正孔は電子供与層を介して陽極に輸送される。
【０１４４】
本明細書の一実施態様において、前記有機物層は正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送と正孔注入を同時にする層を含み、前記正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送と正孔注入を同時にする層は前記重合体を含む。
【０１４５】
また一つ実施態様において、前記有機物層は電子注入層、電子輸送層、または電子注入と電子輸送を同時にする層を含み、前記電子注入層、電子輸送層、または電子注入と電子輸送を同時にする層は前記重合体を含む。
【０１４６】
図１は、本明細書の一実施態様による有機太陽電池を示す図である。
【０１４７】
本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池が外部光源から光子を受ければ、電子供与体と電子受容体との間で電子と正孔が発生する。発生した正孔は電子供与層を介して陽極に輸送される。
【０１４８】
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むことができる。前記有機太陽電池は色々な機能を同時に有する有機物を用いることで有機物層数を減少させることができる。
【０１４９】
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。また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。
【０１５０】
本明細書の一実施態様において、有機太陽電池はカソード、光活性層及びアノード順に配列されてもよく、アノード、光活性層及びカソード順に配列されてもいが、これらに限定されるものではない。
【０１５１】
また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、電子輸送層及びカソード順に配列されてもよく、カソード、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層及びアノード順に配列されてもよいが、これらに限定されるものではない。
【０１５２】
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。前記ノーマル構造は基板上にアノードが形成されることを意味する。具体的には、本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池がノーマル構造である場合、基板上に形成される第１電極がアノードであってもよい。
【０１５３】
本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は逆（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）構造である。前記逆構造は基板上にカソードが形成されることを意味する。具体的には、本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池が逆構造である場合、基板上に形成される第１電極がカソードであってもよい。
【０１５４】
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よ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。
【０１５５】
また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とができる。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ることができる。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ることができる。
【０１５６】
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及び電子受容体からなる群より選択される１または２以上を含み、前記電子供与物質は前記重合体を含む。
【０１５７】
本明細書の一実施態様において、前記電子受容物質はフラーレン、フラーレン誘導体、バトクプロイン、半導体性元素、半導体性化合物及びこれらの組み合わせからなる群より選択されることができる。具体的には、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ（（６，６）−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ−ｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ）またはＰＣＢＣＲ（（６，６）−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ−ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｙｌ  ｅｓｔｅｒ）、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、ＰＢＩ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、及びＰＴＣＢＩ（３，４，９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅ−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｂｉｓ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）からなる群より選択される１または２以上の化合物である。
【０１５８】
本明細書の一実施態様において、前記電子供与体及び電子受容体はバルクヘテロ接合（ＢＨＪ）を構成する。
【０１５９】
バルクヘテロ接合とは、光活性層において電子供与物質と電子受容物質が互いに混ざっていることを意味する。
【０１６０】
本明細書の一実施態様において、前記光活性層は添加剤をさらに含む。
【０１６１】
本明細書の一実施態様において、前記添加剤の分子量は５０ｇ／ｍｏｌ〜３００ｇ／ｍｏｌである。
【０１６２】
また一つの実施態様において、前記添加剤の沸点は３０℃〜３００℃の有機物である。
【０１６３】
本明細書において、有機物とは炭素原子を少なくとも１以上含む物質を意味する。
【０１６４】
一実施態様において、前記添加剤は１，８−ジヨードオクタン（ＤＩＯ：１，８−ｄｉｉｏｄｏｏｃｔａｎｅ）、１−クロロナフタレン（１−ＣＮ：１−ｃｈｌｏｒｏｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、ジフェニルエーテル（ＤＰＥ：ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ）、オクタンジチオール（ｏｃｔａｎｅ  ｄｉｔｈｉｏｌ）及びテトラブロモチオフェン（ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）からなる群より選択される添加剤のうち１または２種の添加剤をさらに含むことができる。
【０１６５】
本明細書の一実施態様において、前記光活性層はｎ型有機物層及びｐ型有機物層を含む二層薄膜（ｂｉｌａｙｅｒ）構造であり、前記ｐ型有機物層は前記重合体を含む。
【０１６６】
本明細書において、前記基板は透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及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であってもよいが、これらに限定されず、有機太陽電池に通常用いられる基板であれば特に制限されない。具体的には、ガラスまたはＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６７】
前記アノード電極は、透明で導電性に優れた物質であってもよいが、それに限定されるものではない。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(登録商標)）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ２：Ｓｂのような金属と酸化物の組み合わせ；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）、ポリピロール及びポリアニリンのような導電性高分子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６８】
前記アノード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、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ドクターブレードまたはグラビア印刷法を利用して基板の一面に塗布されるかフィルム形態でコーティングされることによって形成されることができる。
【０１６９】
前記アノード電極を基板上に形成する場合、これは、洗浄、水分除去及び親水性改質過程を経ることができる。
【０１７０】
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）で順次洗浄した後、水分除去のために加熱板において１００〜１５０℃で１〜３０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れば、基板表面を親水性に改質する。
【０１７１】
前記のような表面改質によって接合表面電位を光活性層の表面電位に好適なレベルに維持することができる。また、改質時には、アノード電極上に高分子薄膜の形成が容易となり、薄膜の品質が向上する。
【０１７２】
アノード電極の前処理技術としては、ａ）平行平板型放電を用いた表面酸化法、ｂ）真空状態でＵＶ紫外線を用いて生成されたオゾンによって表面を酸化する方法、及び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等が挙げられる。
【０１７３】
アノード電極または基板の状態に応じて前記方法のうち一つを選択することができる。但し、どの方法を利用しようが、いずれもアノード電極または基板表面の酸素離脱を防止し、水分及び有機物の残留を最大限抑制することが好ましい。この時に前処理の実質的な効果を極大化することができる。
【０１７４】
具体的な例として、ＵＶを用いて生成されたオゾンによって表面を酸化する方法を利用することができる。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）においてベーキング（ｂａｋｉｎｇ）してよく乾燥させた後にチャンバーに投入し、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。
【０１７５】
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、いずれの方法であってもよい。
【０１７６】
前記カソード電極は仕事関数の小さい金属であってもよいが、それに限定されるものではない。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、チタニウム、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、スズ及び鉛のような金属またはこれらの合金；ＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＯ２／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｆｅ、Ａｌ：Ｌｉ、Ａｌ：ＢａＦ２、Ａｌ：ＢａＦ２：Ｂａのような多層構造の物質であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【０１７７】
前記カソード電極は５×１０−７ｔｏｒｒ以下の真空度を示す熱蒸着機の内部で蒸着して形成されてもよいが、この方法のみに限定されるものではない。
【０１７８】
前記正孔輸送層及び／又は電子輸送層物質は光活性層から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果たし、その物質は特に制限されない。
【０１７９】
前記正孔輸送層物質としてはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｃｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）  ｄｏｐｅｄ  ｗｉｔｈ  ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ））、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）；バナジウム酸化物（Ｖ２Ｏ５）；ニッケル酸化物（ＮｉＯ）；及びタングステン酸化物（ＷＯｘ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１８０】
前記電子輸送層物質は電子抽出金属酸化物（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅｓ）であってもよく、具体的には、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；チタニウム酸化物（ＴｉＯｘ）；亜鉛酸化物（ＺｎＯ）；及びセシウムカーボネート（Ｃｓ２ＣＯ３）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１８１】
光活性層は、電子供与体及び／又は電子収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、スクリーン印刷、スプレーコーティング、ドクターブレード、はけ塗り法等の方法により形成することができるが、これらの方法のみに限定されるものではない。
【実施例】
【０１８２】
以下、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。但し、本明細書による実施例は色々な他の形態に変形されてもよく、本明細書の範囲が下記で記述する実施例に限定されるものではない。本明細書の実施例は当業界で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のである。
【０１８３】
製造例１．化学式Ａ−１の製造
【化２０】
0006460553.tif 000021
二つの出発物質にトルエンを入れ、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（ＰＰｈ３）４）を添加した後、８０℃で１５時間攪拌すれば、反応溶液が次第に黒色に進められることが分かる。ワークアップ（Ｗｏｒｋ  ｕｐ）をし、硫酸マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｓｕｌｆａｔｅ）で乾燥した後に再結晶して白色のパウダーを４．３ｇ得た。
【０１８４】
図２は、製造例１で合成した化学式ＡのＮＭＲスペクトルを示す図である。
【０１８５】
【化２１】
0006460553.tif 000022
出発物質をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶かし、−７８℃に温度を下げた後、５  ｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）を２．１当量添加した後に３０分間攪拌した。１時間室温でさらに攪拌すれば溶液色が黄色に変わった。再び−７８℃に温度を下げ、２．１当量の塩化トリメチルスズ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）を添加し、徐々に室温に温度を上げながら１２時間攪拌した。１２時間後、黄土色の溶液に色が変わり、ワークアップ（ｗｏｒｋ  ｕｐ）後に再結晶をすれば、光沢のある板状の黄色固体を得ることができた。
【０１８６】
図３は、製造例１で合成した化学式Ａ−１のＮＭＲスペクトルを示す図である。
【０１８７】
製造例２．化学式Ｂの製造
【化２２】
0006460553.tif 000023
前記化学式Ｂの化合物は、ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＰＡＲＴ  Ａ：ＰＯＬＹＭＥＲ  ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ  ２０１１、４９、４３８７−４３９７  ４３８９に基づいて合成した。
【０１８８】
図４は、製造例２で合成した化学式Ｂ−３のＮＭＲスペクトルを示す図である。
【０１８９】
図５は、製造例２で合成した化学式Ｂ−４のＮＭＲスペクトルを示す図である。
【０１９０】
製造例３．化学式Ｃ−１の合成
【化２３】
0006460553.tif 000024
（１）化学式Ｃの合成
５００ｍｌのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に２−（２−エチルヘキシル）チオフェン（２−（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、１０．０ｇ、５９．４ｍｍｏｌ）を入れて溶かした後、−７８℃にまで温度を下げた。この温度でヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）に溶けられている２．５Ｍ  ｎ−ＢｕＬｉ（２．５Ｍ  ｎ−Ｂｕｔｙｌｌｉｔｈｉｕｍ  ｉｎ  ｈｅｘａｎｅ、２４．０ｍｌ、５９．４ｍｍｏｌ）を徐々に入れ、３０分間攪拌した。その後、０℃にまで温度を高め、この状態で１時間攪拌した後、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、１４．８ｍｍｏｌ）を一度に入れ、５０℃で３時間攪拌した。この溶液を常温に温度を下げた後、塩化スズ(ＩＩ)二水和物（ＳｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）（ｔｉｎ（ＩＩ）ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｄｅｈｙｄｒａｔｅ、２６ｇ）と１０％  ＨＣｌ（５６ｍｌ）を入れ、さらに３時間攪拌した。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回洗浄し、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｓｕｌｆａｔｅ）で残余の水を除去した。残った溶液を減圧下で溶媒を除去し、シリカカラム（ｓｉｌｉｃａ  ｃｏｌｕｍｎ、ｅｌｕｅｎｔ；Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ）によって黄色の密度の高い液体を得た。
収率：６４％
【０１９１】
（２）化学式Ｃ−１の合成
１００ｍｌのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に５（３．９ｇ、７．５９ｍｍｏｌ）を入れて溶かした後、０℃にまで温度を下げた。この温度でヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）中に溶けている１．６Ｍ  ｎ−ＢｕＬｉ（１．６Ｍ  ｎ−Ｂｕｔｙｌｌｉｔｈｉｕｍ  ｉｎ  ｈｅｘａｎｅ、１０．４ｍｌ、１６．７ｍｍｏｌ）を徐々に入れ、１時間常温で攪拌した。この溶液にＴＨＦ中に溶けている１Ｍ塩化トリメチルスズ（１Ｍ  Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｔｉｎｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｉｎ  ＴＨＦ、２２．７ｍｌ、２２．７ｍｍｏｌ）を一度に入れ、２時間攪拌した。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回洗浄し、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｓｕｌｆａｔｅ）で残余の水を除去した。残った溶液を減圧下で溶媒を除去し、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）で再結晶して淡い黄色の結晶の固体を得た。
収率：８７％
【０１９２】
重合体の製造
前記重合体の各第１単位〜第３単位の単量体を、クロロベンゼンを溶媒にして、Ｐｄ２（ｄｂａ）３、Ｐ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）３を入れ、マイクロウェーブ反応器で重合して製造した。
【０１９３】
有機太陽電池の製造及び特性の測定
実験例１．有機太陽電池の製造−１
下記重合体１とＰＣ６１ＢＭを１：１でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．５ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造にした。ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ  ｔｙｐｅ）として、１．５×１．５ｃｍ２がコーティングされたガラス基板は蒸留水、アセトン、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後、４５ｎｍ厚さでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ＡＩ４０８３）をスピンコーティングして２３５℃で５分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、重合体ＰＣ６１ＢＭ複合溶液を各々５００ｒｐｍ、１，０００ｒｐｍ、１，５００ｒｐｍ及び２，０００ｒｐｍで１０秒間スピンコーティングして、３×１０−８ｔｏｒｒ真空下で熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて１００ｎｍ厚さで１Å／ｓ速度でＡｌを蒸着して有機太陽電池を製造した。
［重合体１］
【化２４】
0006460553.tif 000025
【０１９４】
図６は、重合体１のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【０１９５】
実験例２．有機太陽電池の製造−２
前記実験例１において重合体１とＰＣ６１ＢＭを１：２に製造したことを除いては、実験例１と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０１９６】
実験例３．有機太陽電池の製造−３
前記実験例１において重合体１とＰＣ６１ＢＭを１：３に製造したことを除いては、実験例１と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０１９７】
前記実験例１〜３で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表１にその結果を示す。
【０１９８】
【表１】
0006460553.tif 000026
【０１９９】
図１０は、実験例１のｒｐｍに応じた有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【０２００】
図１１は、実験例２のｒｐｍに応じた有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【０２０１】
図１２は、実験例３のｒｐｍに応じた有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【０２０２】
実験例４．有機太陽電池の製造−４
前記実験例２において、重合体１とＰＣ６１ＢＭを１，５００ｒｐｍでスピンコーティングした後、各々アニーリングをしない場合、８０℃、１３０℃及び２００℃で熱処理したことを除いては、実験例２と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２０３】
実験例５．有機太陽電池の製造−５
前記実験例４において、重合体１とＰＣ６１ＢＭを１，５００ｒｐｍでスピンコーティングした後、各々アニーリングをしない場合、１００℃、１５０℃及び２５０℃で熱処理したことを除いては、実験例４と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２０４】
実験例６．有機太陽電池の製造−６
前記実験例４において、重合体１とＰＣ６１ＢＭを２，０００ｒｐｍでスピンコーティングした後、各々アニーリングをしない場合、８０℃、１３０℃及び２００℃で熱処理したことを除いては、実験例４と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２０５】
実験例７．有機太陽電池の製造−７
前記実験例６において、重合体１とＰＣ６１ＢＭを２，０００ｒｐｍでスピンコーティングした後、各々アニーリングをしない場合、１００℃、１５０℃及び２５０℃で熱処理したことを除いては、実験例６と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２０６】
前記実験例４〜７で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表２及び３にその結果を示す。
【０２０７】
【表２】
0006460553.tif 000027
【表３】
0006460553.tif 000028
【０２０８】
実験例８．有機太陽電池の製造−８
下記重合体２とＰＣ６１ＢＭを１：１でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．５ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造にした。ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ  ｔｙｐｅ）として、１．５×１．５ｃｍ２がコーティングされたガラス基板は蒸留水、アセトン、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後、４５ｎｍ厚さでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ＡＩ４０８３）を４，０００ｒｐｍで４０秒間スピンコーティングし、２３５℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、重合体ＰＣ６１ＢＭ複合溶液を各々５００ｒｐｍ、１，０００ｒｐｍ、１，５００ｒｐｍ及び２，０００ｒｐｍで１０秒間スピンコーティングして、３×１０−８ｔｏｒｒ真空下で熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて１００ｎｍ厚さで１Å／ｓ速度でＡｌを蒸着して有機太陽電池を製造した。
［重合体２］
【化２５】
0006460553.tif 000029
【０２０９】
図７は、重合体２のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【０２１０】
実験例９．有機太陽電池の製造−９
前記実験例８において重合体２とＰＣ６１ＢＭを１：２に製造したことを除いては、実験例８と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１１】
実験例１０．有機太陽電池の製造−１０
前記実験例８において重合体２とＰＣ６１ＢＭを１：３に製造したことを除いては、実験例８と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１２】
実験例１１．有機太陽電池の製造−１１
前記実験例８において、重合体２とＰＣ６１ＢＭを１：２に製造し、濃度を４．０ｗｔ％に調節したことを除いては、実験例８と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１３】
前記実験例８〜１１で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表４にその結果を示す。
【０２１４】
【表４】
0006460553.tif 000030
【０２１５】
実験例１２．有機太陽電池の製造−１２
前記実験例９において、重合体２とＰＣ６１ＢＭを１，５００ｒｐｍでスピンコーティングした後、８０℃で熱処理したことを除いては、実験例９と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１６】
実験例１３．有機太陽電池の製造−１３
前記実験例９において、重合体２とＰＣ６１ＢＭを２，０００ｒｐｍでスピンコーティングした後、１００℃で熱処理したことを除いては、実験例９と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１７】
実験例１４．有機太陽電池の製造−１４
前記実験例１１において、重合体２とＰＣ６１ＢＭを１，５００ｒｐｍでスピンコーティングした後、１２０℃で熱処理したことを除いては、実験例１１と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１８】
実験例１５．有機太陽電池の製造−１５
前記実験例１１において、重合体２とＰＣ６１ＢＭを２，０００ｒｐｍでスピンコーティングした後、１４０℃で熱処理したことを除いては、実験例１１と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２１９】
前記実験例１２〜１５で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表５にその結果を示す。
【０２２０】
【表５】
0006460553.tif 000031
【０２２１】
実験例１６．有機太陽電池の製造−１６
前記製造例で製造された下記重合体３とＰＣ６１ＢＭを１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．５ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造にした。ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ  ｔｙｐｅ）として、１．５×１．５ｃｍ２がコーティングされたガラス基板は蒸留水、アセトン、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後、４５ｎｍ厚さでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ＡＩ４０８３）を４，０００ｒｐｍで４０秒間スピンコーティングし、２３５℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、重合体ＰＣ６１ＢＭ複合溶液を各々５００ｒｐｍ、１，０００ｒｐｍ、１，５００ｒｐｍ及び２，０００ｒｐｍで１０秒間スピンコーティングして、３×１０−８ｔｏｒｒ真空下で熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて１００ｎｍ厚さで１Å／ｓ速度でＡｌを蒸着して有機太陽電池を製造した。
［重合体３］
【化２６】
0006460553.tif 000032
【０２２２】
図８は、重合体３のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【０２２３】
重合体３の物性は下記のとおりである。
【表６】
0006460553.tif 000033
【０２２４】
実験例１７．有機太陽電池の製造−１７
前記実験例１６において、重合体３の代わりに下記重合体４とＰＣ６１ＢＭを１：２に製造し、濃度を４ｗｔ％に調節したことを除いては、実験例１６と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
［重合体４］
【化２７】
0006460553.tif 000034
【０２２５】
図９は、重合体４のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
【０２２６】
重合体４の物性は下記のとおりである。
【表７】
0006460553.tif 000035
【０２２７】
前記実験例１６及び１７で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表８にその結果を示す。
【０２２８】
【表８】
0006460553.tif 000036
【０２２９】
実験例１８．有機太陽電池の製造−１８
前記実験例１７において、下記重合体４とＰＣ７１ＢＭの割合を１：１．５に製造した複合溶液にジフェニルエーテル（ＤＰＥ：ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ）を３ｖｏｌ％添加したことを除いては、実験例１７と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２３０】
【表９】
0006460553.tif 000037
【０２３１】
図１３は、実験例１８による有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【０２３２】
図１４は、実験例１８の有機太陽電池の入射光電変換効率を示す図である。
【０２３３】
図１３及び１４において、ｔｈｉｃｋは光活性層を２３０ｎｍの厚さでコーティングしたことを意味し、ｔｈｉｎは光活性層を１００〜１２０ｎｍの厚さでコーティングしたことを意味する。
【０２３４】
実験例１９．有機太陽電池の製造−１９
下記重合体５とＰＣ６１ＢＭを１：３でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．５ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造にした。ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ  ｔｙｐｅ）として、１．５×１．５ｃｍ２がコーティングされたガラス基板は蒸留水、アセトン、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後、４５ｎｍ厚さでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ＡＩ４０８３）を４，０００ｒｐｍで４０秒間スピンコーティングし、２３５℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、重合体ＰＣ６１ＢＭ複合溶液を各々５００ｒｐｍ、１，０００ｒｐｍ、１，５００ｒｐｍ及び２，０００ｒｐｍで１０秒間スピンコーティングして、３×１０−８ｔｏｒｒ真空下で熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて１００ｎｍ厚さで１Å／ｓ速度でＡｌを蒸着して有機太陽電池を製造した。
［重合体５］
【化２８】
0006460553.tif 000038
【０２３５】
前記重合体５の物性は下記のとおりである。
【表１０】
0006460553.tif 000039
【０２３６】
実験例２０．有機太陽電池の製造−２０
前記実験例１９において重合体５とＰＣ６１ＢＭを１：２に製造したことを除いては、実験例１９と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２３７】
実験例２１．有機太陽電池の製造−２１
前記実験例１９において重合体５とＰＣ６１ＢＭを１：３に製造したことを除いては、実験例１９と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２３８】
実験例２２．有機太陽電池の製造−２２
前記実験例１９において、重合体５とＰＣ６１ＢＭを１：２に製造し、濃度を４ｗｔ％に調節したことを除いては、実験例１９と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２３９】
前記実験例１９〜２２で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表１１及び１２にその結果を示す。
【０２４０】
【表１１】
0006460553.tif 000040
【表１２】
0006460553.tif 000041
【０２４１】
図１５は、実験例１９〜２２による有機太陽電池の電圧に応じた電流密度を示す図である。
【０２４２】
実験例２３．有機太陽電池の製造−２３
前記実験例２０において、重合体５とＰＣ６１ＢＭを１，０００ｒｐｍでスピンコーティングした後、１２０℃で熱処理したことを除いては、実験例２０と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２４３】
実験例２４．有機太陽電池の製造−２４
前記実験例２０において、重合体５とＰＣ６１ＢＭを１，５００ｒｐｍでスピンコーティングした後、１００℃で熱処理したことを除いては、実験例２０と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２４４】
実験例２５．有機太陽電池の製造−２５
前記実験例２０において、重合体５とＰＣ６１ＢＭを２，０００ｒｐｍでスピンコーティングした後、８０℃で熱処理したことを除いては、実験例２０と同様の方法により有機太陽電池を製造した。
【０２４５】
前記実験例２３〜２５で製造された有機太陽電池の光電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表１３にその結果を示す。
【０２４６】
【表１３】
0006460553.tif 000042
【０２４７】
比較例１．有機太陽電池の製造
下記重合体６とＰＣ６１ＢＭを１：１でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２．５ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造にした。ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ  ｔｙｐｅ）として、１．５×１．５ｃｍ２がコーティングされたガラス基板は蒸留水、アセトン、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後、４５ｎｍ厚さでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ＡＩ４０８３）をスピンコーティングして２３５℃で５分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、重合体ＰＣ６１ＢＭ複合溶液を１０秒間スピンコーティングして、３×１０−８ｔｏｒｒ真空下で熱蒸発器（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）を用いて１００ｎｍ厚さで１Å／ｓ速度でＡｌを蒸着して有機太陽電池を製造した。
［重合体６］
【化２９】
0006460553.tif 000043
【０２４８】
前記比較例１で製造された有機太陽電池の光電変換特性をｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ  １．５）条件で測定し、下記の表１４にその結果を示す。
【０２４９】
【表１４】
0006460553.tif 000044
【０２５０】
前記Ｖｏｃは開放電圧を、Ｊｓｃは短絡電流を、ＦＦはフィルファクタ（Ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ）を、ＰＣＥ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各々電圧−電流密度曲線の四象限においてＸ軸とＹ軸の切片であり、この二つの値が高いほど、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（Ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ）は曲線の内部に描くことのできる矩形の広さを短絡電流と開放電圧の積で割った値である。これら三つの値を照射された光の強さで割るとエネルギー変換効率を求めることができ、高い値であるほど好ましい。
【０２５１】
前記表１４の結果から、本明細書の一実施態様により、前記化学式３で表される第３単位がＲ２０及びＲ２１を含む場合、高い開放電圧及び高効率の素子を提供できることを確認することができる。
【０２５２】
これは、Ｒ２０、Ｒ２１のＯ原子；化学式１で表される第１単位のＡ１及びＡ２；及び化学式２で表される第２単位のＳ原子が相互作用によって平面構造（ｐｌａｎａｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成するためである。
【符号の説明】
【０２５３】
１０１  ・・・アノード（ＩＴＯ）
１０２  ・・・正孔輸送層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）
１０３  ・・・光活性層
１０４  ・・・カソード（Ａｌ）
【図１】
0006460553.tif 000063
【図２】
0006460553.tif 000064
【図３】
0006460553.tif 000065
【図４】
0006460553.tif 000066
【図５】
0006460553.tif 000067
【図６】
0006460553.tif 000068
【図７】
0006460553.tif 000069
【図８】
0006460553.tif 000070
【図９】
0006460553.tif 000071
【図１０】
0006460553.tif 000072
【図１１】
0006460553.tif 000073
【図１２】
0006460553.tif 000074
【図１３】
0006460553.tif 000075
【図１４】
0006460553.tif 000076
【図１５】
0006460553.tif 000077