TWI511997B - 共軛聚合物及其於光電子裝置的用途 - Google Patents

Description

共軛聚合物及其於光電子裝置的用途

本發明係有關於共軛聚合物及其於光電子裝置之用途。

背景

新一代之光電子裝置，諸如，有機光伏元件(OPV)及有機發光電晶體(OLET)，係使用有機半導體作為其活性組件製造。為具商業意義，此等以有機半導體為主之裝置需可以成本上有效之方式加工處理。

本體異質接面(BHJ)太陽能電池普遍被認為係最有前途之OPV結構，因為其可使用卷對卷(roll-to-roll)及大規模方法製造。BHJ太陽能電池包含一置於一陽極及一陰極間之光活性層，其中，光活性層係由一含有一”供體”材料及一”受體”材料之摻合物膜組成。第1圖例示一代表性之BHJ有機太陽能電池結構。

最先進之BHJ太陽能電池使用以富勒烯為主之化合物作為受體材料。典型之富勒烯包含以助溶性側鏈官能化之C60或C70之”巴克球”(bucky ball)化合物，諸如，C60[6,6]-苯基-C61-丁酸甲基酯(C₆₀ PCBM)或C₇₀ PCBM。用於BHJ太陽能電池之最普遍之供體材料係聚(3-己基噻吩)(P3HT)。

太陽能電池之重要性能參數包含功率轉換效率(PCE)、開路電壓(V_oc )、填充因子(FF)，及短路電流(J_sc )。PCE(η)可藉由下列方程式決定：η=P_m /(E*A_c )其中，P_m 表示太陽能電池之最大功率點，E表示於標準測試條件下之輸入光照射度(以W/m² 測量)，且A_c 表示太陽能電池之表面積(以m² 測量)。因為FF係定義為實際最大可獲得功率，(P_m )對理論性(非實際可獲得)功率，(J_sc *V_oc )之比例，或簡單地，FF=P_m /(J_sc *V_oc )，可看出PCE(η)係與V_oc 、FF，及J_sc 之每一者直接相關：

η=P_m /(E*A_c )=FF*(J_sc *V_oc )/(E*A_c )

此外，太陽能電池效率之基本限制之一係自其製成太陽能電池之供體材料之能帶間隙。估算π-共軛材料之能帶間隙之一普遍方式係測量光吸收及計算最長波長開始時之能量。一般認為為使BHJ太陽能電池係商業上可行，其需達成高V_oc (>~0.7 V)，高FF(>~65%)，及數佳化之J_sc 。已顯示J_sc 係藉由具能帶間隙<~1.6 eV之吸收劑而最佳地滿足。

重要的是指出BHJ太陽能電池之V_oc 可藉由下列方程式以實驗決定：

V_oc =-(E_HOMO (供體)-E_LUMO (受體)+0.4)/e

其中，E_HOMO 、E_LUMO ，及e個別係最高佔據分子軌道(HOMO)能量(或HOMO量)、最低未佔據分子軌道(LUMO)能量(或LUMO量)，及電子電荷。例如，PCBM之LUMO量係約-4.3 eV。因此，太陽能電池之V_oc 亦可被用以估算供體材料之HOMO量(前提係已知PCBM之LUMO量)。供體材料之HOMO量通常決定其空氣穩定性。例如，最先進之P3HT/PCBM BHJ太陽能電池典型上具有約0.6 V之V_oc ，暗示P3HT之HOMO量係~-5.3 eV。但是，已知P3HT具有差的空氣穩定性。一般認為具有比P3HT更低之HOMO值(即，~-5.4 eV或更低)之供體材料會具有優於P3HT之改良氧化穩定性。此外，如上所解釋，具有較低HOMO量之供體材料亦可能增加太陽能電池之V_oc ，及其而其效率。

最先進之BHJ太陽能電池(例如，以P3HT/PCBM為主之太陽能電池)展現~4-5%之PCE。但是，其具有數個基本限制。首先，P3HT之能帶間隙係~2.0 eV，且其僅可吸收一小部份(30%)之太陽光譜。重要的是發展一具約1.6 eV或更小之能帶間隙供體材料，如此，一較大部份之太陽光譜可被使用。換言之，供體材料需具有於800 nm或更大之吸收起始(一材料之吸收起始係等於1240 nm除以其能帶間隙)以與太陽光譜之波峰強度區域(700-800 nm)相配。

因此，更多努力已用以發展低能帶間隙(<~1.6 eV)之供體材料，以替代BHJ太陽能電池中之P3HT。雖然已有一些以低能帶間隙供體為主之BHJ太陽能電池之報告，此等太陽能電池無一顯示優於以P3HT/PCBM為主之太陽能電池之更多性能改良。一問題似乎係以此等新穎之低能帶間隙供體材料為主之太陽能電池仍展現~0.6 V之低V_oc ，表示低能帶間隙供體材料具有~5.3 eV之HOMO量，因此，與P3HT相似之穩定性問題。亦重要地，以此等新穎供體材料為主之BHJ太陽能電池典型上展現差的填充因子(<60%)。

概要

基於前述，本教示提供可作為有機半導體之某些寡聚及聚合之化合物。亦提供用於製造及使用此等化合物之相關裝置及相關方法。本發明可展現諸如於周圍條件之優異電荷運送特性、最佳化之光吸收、化學穩定性、低溫加工處理性、於一般溶劑之大的可溶性，及加工處理之多用途(例如，經由各種溶液方法)之性質。因此，可併納一或多種本發明化合物作為光活性層之諸如太陽能電池之光電子裝置可於周圍條件展現高性能，例如，證明低能帶間隙、高填充因子、高開路電壓，及高功率轉換效率之一或多者，且較佳係所有此等標準。相似地，其它以有機半導體為主之裝置，諸如，OLET，可使用此間所述之有機半導體材料有效率地製造。

本教示亦提供製備此等化合物及半導體材料之方法，與併納此間揭露之化合物及半導體材料之各種組成物、複合物，及裝置。

本教示之前述及其它特徵及優點自下列圖式、說明、實施例，及申請專利範圍將會更完全地瞭解。

圖式簡單說明

需瞭解下述圖式係僅用於例示目的。圖式無需依比例，且一般係強例示本教示之原理。圖式非意欲以任何方式限制本教示之範圍。

第1圖例示一代表性之本體異質接面(BHJ)有機光伏裝置(亦稱為太陽能電池)之結構，其可併納一或多種本教示之化合物作為基光保護層(作為供體及/或受體材料)。

第2圖顯示具有一併納本發明教示之代表性共聚物之活性層之下閘極薄膜電晶體裝置之轉換圖，其中，V_sd 係-60V。

第3圖顯示具有如下之一摻合異質接面層之某些光伏裝置之代表性電流密度-電壓圖(a)一自本教示之共聚物及C₆₀ PCBM之混合物製備之薄(~100 nm)活性層，(b)一自本教示之共聚物及C₆₀ PCBM之混合物製備之厚(~250 nm)活性層，(c)一自本教示之共聚物C₇₀ PCBM之混合物製備之薄(~100 nm)活性層，(d)一自本教示之共聚物及C₇₀ PCBM之混合物製備之厚(~250 nm)活性層。

第4圖顯示第3圖所述之四種裝置之代表性EQE-光譜：(左)併納C₆₀ PCBM作為受體之裝置，(右)併納C₇₀ PCBM作為受體之裝置。

詳細說明

本教示提供自典型上具有一富電子之重複單元及一缺電子之重複單元之各種π-共軛寡聚及聚合之化合物製備之有機半導體材料。本發明化合物可展現諸如於一場效裝置之高載子遷移率及/或良好電流調節特性、於一光伏裝置之最佳化光吸收/電荷分離，及/或於一發光裝置之電荷運送/重組/發光之半導體行為。此外，本發明可擁有某些加工處理優點，諸如，於周圍條件之溶液加工處理性及/或良好穩定性(例如，空氣穩定性)。本教示之化合物可用於製備p-型(供體或電洞運送)、n-型(受體或電子運送)，或雙極性之半導體材料，其因而可被用以製造各種有機或混雜之光電子物件、結構及裝置，包含有機光伏裝置及有機發光電晶體。

於整個申請案，若組成物被描述具有、含有，或包含特別組份，或若方法被描述具有、含有，或包含特別之處理步驟，被考量者係本教示之組成物亦基本上由所述組份組成，或由此等組份組成，且本教示之方法亦基本上由所述處理步驟組成，或由此等步驟組成。

於此申請案，若一元件或組份被認為包含於及/或選自一列示之所述元件或組份，需瞭解此元件或組份可為所述元件或組份之任一者，或此元件或組份可選自一由所述元件或組份之二或更多者所組成之族群。再者，需瞭解此間所述之一組成物、一裝置，或一方法之元件及/或特徵可以未偏離此間明示或暗示之本教示之精神及範圍之各種不同方式組合。

“包含”或”具有”之用辭之使用除非特別表示外一般需瞭解係開放式且非限制性。

此間單數之使用除非特別表示外係包含複數(且反之亦然)。此外，若於一量化數值前使用”約”一辭，除非特別表示外，本教示亦包含此特別之量化數值本身。於此使用時，”約”一辭除非其它指示外係指公稱值之±10%之偏差。

需瞭解步驟之順序或用以實施某些動作之順序並不重要，只要本操作維持可操作。再者，二或更多之步驟或動作可被同時進行。

於此使用時，”寡聚化合物”(或”寡聚物”)或”聚合化合物”(或”聚合物”)係指一包含多數個藉由共價化學鍵連接之一或多種重複單元之分子。寡聚或聚合之化合物可以如下通式表示：

其中，M係重複單元或單體。聚合度範圍可為從2至大於10,000。例如，對於寡聚化合物，聚合度範圍可為從2至9，且對於聚合化合物，聚合度範圍可為從10至約10,000。寡聚或聚合之化合物可僅具有一種重複單元及二或更多種之不同重複單元。當聚合化合物僅具有一種重複單元，其可被稱為均聚物。當聚合化合物具有二或更多種之不同重複單元，”共聚物”或”共聚化合物”用辭可被替代地使用。寡聚或聚合之化合物可為線性或分支。分支之聚合物可為樹枝狀聚合物，諸如，樹枝化聚合物、超分支聚合物、刷狀聚合物(亦稱為瓶刷狀物)等。除非其它特定外，共聚物中之重複單元之組合可為頭對尾、頭對頭，或尾對尾。此外，除非其它特定外，共聚物可為無規共聚物、交替式共聚物，或嵌段共聚物。例如，通式：

可被用以表示A及B之共寡聚物或共聚物，其於此共聚物中具有x莫耳分率之A及y莫耳分率之B，其中，共單體A及B重複之方式可為交替式、無規性、位向無規性、位向規則性，或嵌段式。聚合度(n)範圍可為從2至大於10,000。

於此使用時，”環狀部份”可包含一或更多(例如，1-6)之碳環或雜環狀之環。此環狀部份可為環烷基基團、雜環烷基基團、芳基基團，或雜芳基基團(即，可僅含有飽和鍵，或可含有一或多個不飽和鍵，而無論芳香族性)，每一者含有，例如，3-24個環原子，且選擇性地可如此間所述般取代。於其中環狀部份係”單環狀部份”之實施例，此”單環狀部份”可含有3-14個成員之芳香族或非芳香族，碳環狀或雜環狀之環。單環狀部份可包含，例如，苯基基團，或5-或6-個成員之雜芳基基團，其每一者選擇性地可如此間所述般被取代。於其中環狀部份係”多環狀部份”之實施例，此”多環狀部份”可包含二或更多個彼此稠合(即，共享一共同之鍵)及/或經由一螺旋原子或一或多個橋接原子彼此連接之環。多環狀部份可含有8-24個成員之芳香族或非芳香族，碳環或雜環狀之環，諸如，C_8-24 芳基基團或8-24個成員之雜芳基基團，其每一者可選擇性地如此間所述般取代。

於此使用時，”鹵基”或”鹵素”係指氟、氯、溴，及碘。

於此使用時，”氧基”係指雙鍵之氧(即，=O)。

於此使用時，”烷基”係指直鏈或分支之飽和烴基團。烷基基團之例子包含甲基(Me)、乙基(Et)、丙基(例如，正丙基及異丙基)、丁基(例如，正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基)、戊基基團(例如，正戊基、異戊基、新戊基)、己基基團等。於各種實施例，烷基基團可具有1至40個碳原子(即，C_1-40 烷基基團)，例如，1-20個碳原子(即，C_1-20 烷基基團)。於某些實施例，烷基基團可具有1至6個碳原子，且可稱為”較低烷基基團”。較低烷基基團之例子包含甲基、乙基、丙基(例如，正丙基及異丙基)，及丁基基團(例如，正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基)。於某些實施例，烷基基團可如上所述般被取代。烷基基團一般係不以另一烷基基團、烯基基團，或炔基基團取代。

於此使用時，”鹵烷基”係指具有一或多個鹵素取代基之烷基基團。於各種實施例，鹵烷基基團可具有1至40個碳原子(即，C_1-40 鹵烷基基團)，例如，1至20個碳原子(即，C_1-20 鹵烷基基團)。鹵烷基基團之例子包含CF₃ 、C₂ F₅ 、CHF₂ 、CH₂ F、CCl₃ 、CHCl₂ 、CH₂ Cl、C₂ Cl₅ 等。全鹵烷基基團，即，其中所有氫原子皆以鹵素原子取代之烷基基團(例如，CF₃ 及C₂ F₅ )係包含於”鹵烷基”之定義內。例如，C_1-40 鹵烷基基團可具有化學式-C_s H_2s+1-t X⁰ _t ，其中，X⁰ 於每一出現係F、Cl、Br或I，s係1至40範圍之整數，且t係1至81範圍之整數，但t係少於或等於2s+1。非全鹵烷基基團之鹵烷基基團可如此間所述般取代。

於此使用時，”烷氧基”係指-O-烷基基團。烷氧基基團之例子不受限地包含甲氧基、乙氧基、丙氧基(例如，正丙氧基及異丙氧基)、第三丁氧基、戊氧基、己氧基基團等。於-O-烷基基團之烷基基團可如此間所述般被取代。

於此使用時，”烷硫基”係指-S-烷基基團(其於某些情況可以-S(O)_w -烷基表示，其中，w係0)。烷硫基基團之例子不受限地包含甲硫基、乙硫基、丙硫基(例如，正丙硫基及異丙硫基)、第三丁硫基、戊硫基、己硫基基團等。-S-烷基基團中之烷基基團可如此間述般被取代。

於此使用時，”芳基烷基”係指-烷基-芳基基團，其中，芳基烷基係經由烷基基團與定義之化學結構共價連接。芳基烷基基團係於-Y-C_6-14 芳基基團之定義內，其中，Y係此間所定義。芳基烷基基團之例子係苯甲基基團(-CH₂ -C₆ H₅ )。芳基烷基基團可選擇性地被取代，即，芳基基團及/或烷基基團可如此間所述般被取代。

於此使用時，”烯基”係指具有一或多個碳-碳雙鍵之直鏈或分支之烷基基團。烯基基團之例子包含乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、丁二烯基‧戊二烯基、己二烯基等。此一或多個碳-碳雙可為內部(諸如，2-丁烯)或終端(諸如，1-丁烯)。次各種實施例，烯基基團可具有2至40個碳原子(即，C_2-40 烯基基團)，例如，2至20個碳原子(即，C_2-20 烯基基團)。於某些實施例，烯基基團可如此間所述般被取代。烯基基團一般不以另一烯基基團、烷基基團，或炔基基團取代。

於此間使用時，”炔基”係指具有一或多個三碳-碳鍵之直鏈或分支之烷基基團。炔基基團之例子包含乙炔、丙炔、丁炔、戊炔、己炔等。此一或多個三碳-碳鍵可為內部(諸如，2-丁炔)或終端(諸如，1-丁炔)。於各種實施例，炔基基團可具有2至40個碳原子(即，C_2-40 炔基基團)，例如，2至20個碳原子(即，C_2-20 炔基基團)。於某些實施例，炔基基團可如此間所述般被取代。炔基基團一般不以另一炔基基團、烷基基團，或烯基基團取代。

於此間使用時，”環烷基”係指含有環化之烷基、烯基，及炔基基團之非芳香族之碳環狀基團。於各種實施例，環烷基基團可具有3至24個碳原子，例如，3至20個碳原子(例如，C_3-14 環烷基基團)。環烷基基團可為單環(例如，環己基)或多環(例如，含有稠合、橋接，及/或螺旋環系統)，其中，碳原子係位於此環系統之內側或外側。環烷基基團之任何適合位置可與定義之化學結構共價連接。環烷基基團之例子包含環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環戊烯基、環己烯基、環己二烯基、環庚三烯基、降冰片基、諾平基(norpinyl)、降蒈基、金剛烷基，及螺旋[4.5]癸基基團，與其同系物、異構物等。於某些實施例，環烷基基團可如此間所述般被取代。

於此間使用時，”雜原子”係指非碳或氫之任何原元之原子，且包含，例如，氮、氧、矽、硫、磷，及硒。

於此使用時，”環雜烷基”係指含有至少一選自O、S、Se、N、P，及Si(例如，O、S，及N)之環雜原子且選擇性地含有一或多個雙或三鍵之非芳香族環烷基基團。環雜烷基基團可具有3至24個環原子，例如，3至20個環原子(例如，3-14個成員之環雜烷基基團)。於環雜烷基環之一或多個N、P、S，或Se原子(例如，N或S)可被氧化(例如，嗎啉N-氧化物、硫代嗎啉S-氧化物、硫代嗎啉S,S-二氧化物)。於某些實施例，環雜烷基基團之氮或磷原子可載負一取代基，例如，氫原子、烷基基團，或如此間所述之其它取代基。環雜烷基基團亦可含有一或多個氧基團，諸如，氧哌啶基、氧噁唑烷基、二氧(1H,3H)-嘧啶基、氧-2(1H)-吡啶基等。環雜烷基基團之例子包含嗎啉基、硫代嗎啉基、吡喃基、咪唑烷基、噁唑烷基、吡唑烷基、吡唑啉基、吡咯烷基、吡咯啉基、四氫呋喃基、四氫噻吩基、哌啶基、哌基等。於某些實施例，環雜烷基基團可如此間所述般被取代。

於此使用時，”芳基”係指芳香族單環狀之烴環系統或其中二或更多個芳香族烴環被稠合在一起(即，具有一共同之鍵)或至少一芳香族單環狀之烴環與一或多個環烷基及/或環雜烷基基團稠合之多環狀之環系統。芳基基團於其環系統具有6至24個碳原子(例如，C_6-20 芳基基團)，其可包含多個稠合之環。於某些實施例，多環狀之芳基基團可具有8至24個碳原子。芳基基團之任何適合之環位置可與定義之化學結構共價連接。僅具有芳香族碳環狀之環之芳基基團之例子包含苯基、1-萘基(二環)、2-萘基(二環)、蒽基(三環)、菲基(三環)、并五苯基(五環)等。其中至少一芳香族碳環狀之環係與一或多個環烷基及/或環雜烷基環稠合之多環狀之環系統之例子包含環戊烷(即，二氫茚基，其係5,6-二環之環烷基/芳香族環系統)、環己烷(即，四氫萘基基團，其係6,6-二環狀之環烷基/芳香族環系統)、咪唑(即，苯并咪唑啉基，其係5,6-二環狀之環雜烷基/芳香族環系統)，及吡喃(即，苯并二氫吡喃基基團，其係6,6-二環狀之環雜烷基/芳香族環系統)等之苯并衍生物。芳基基團之其它例子包含苯并二噁烷基、苯并二氧雜環戊烯基、苯并二氫吡喃基、二氫吲基基團等。於某些實施例，芳基基團可如此間所述般被取代。於某些實施例，芳基基團可具有一或多個鹵素取代基，且可被稱為”鹵烷基”基團。全鹵芳基基團，即，其中所有氫原子係以鹵素原子取代之芳基基團(例如，-C₆ F₅ )，係包含於”鹵烷基”之定義內。於某些實施例，芳基基團係以另一芳基基團取代，且可稱為二芳基基團。二芳基基團之每一芳基團可如此間所揭露般被取代。

於此間使用時，”雜芳基”係指含有至少一選自氧(O)、氮(N)、硫(S)、矽(Si)，及硒(Se)之環雜原子之芳香族單環狀之環系統，或其中存在於環系統之至少一環係芳香族且含有至少一環雜原子之多環狀之環系統。多環狀雜芳基基團包含具有二或更多個稠合在一起之雜芳基環者，與具有至少一與一或更多個芳香族碳環狀之環、非芳香族碳環狀之環，及/或非芳香族之環雜烷基基團稠合之單環狀雜芳基環者。雜芳基基團整體可具有，例如，5至24個環原子，且含有1-5個環雜原子(即，5-20個成員之雜芳基基團)。雜芳基基團可於造成一穩定結構之任何雜原子或碳原子處與定義之化學結構附接。一般，雜芳基環不含有O-O、S-S，或S-O鍵。但是，於雜芳基基團之一或多個N或S原子可被氧化(例如，吡啶N-氧化物、噻吩S-氧化物、噻吩S,S-二氧化物)。雜芳基基團之例子包含，例如，如下所示之5-或6-個成員之單環及5-6個二環狀之環系統：

其中，T係O、S、NH、N-烷基、N-芳基、N-(芳基烷基)(例如，N-苯甲基)、SiH₂ 、SiH(烷基)、Si(烷基)₂ 、SiH(芳基烷基)、Si(芳基烷基)₂ ，或Si(烷基)(芳基烷基)。此等雜芳基環之例子包含吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、嘧啶基、嗒基、吡基、三唑基、四唑基、吡唑基、咪唑基、異噻唑基、噻唑基、噻二唑基、異噁唑基、噁唑基、噁二唑基、吲基、異吲基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、喹啉基、2甲基喹啉基、異喹啉基、喹噁啉基、喹唑基、苯并三唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并異噻唑基、苯并異噁唑基、苯并噁二唑基、苯并噁唑基、啉基、1H-吲唑基、2H-吲唑基、吲基、異苯并呋喃基、萘啶基、菲基、喋啶基、嘌呤基、噁唑并吡啶基、噻唑并吡啶基、咪唑并吡啶基、呋喃并嘧啶基、噻吩并吡啶基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡基、吡啶基吡基、噻吩并噻唑基、噻吩并噁唑基、噻吩并咪唑基基團等。雜芳基基團之進一步例子包含4,5,6,7-四氫吲基、四氫喹啉基、苯并噻吩并吡啶基、苯并呋喃吡啶基等。於某些實施例，雜芳基基團可如此間所述般取代。

本發明之化合物可含有此間定義之”二價基團”作為一能與二其它部份形成共價鍵之連接基團。例如，本教示之化合物可包含二價C_1-20 烷基基團(例如，甲撐基基團)、二價C_2-20 烯基基團(例如，二價乙烯基基團)、二價C_2-20 炔基基團(例如，二價乙炔基基團)、二價C_6-14 芳基基團(例如，二價苯基基團)；二價3-14個成員之環雜烷基基團(例如，二價吡咯烷基)，及/或二價5-14個成員之雜芳基基團(例如，二價噻吩基基團)。一般，一化學基團(例如，-Ar-)被瞭解係藉由於此基團之前及之後包含二個鍵而呈二價。

反映所有一般種類之取代基之數百種最普遍之取代基之供電子或拉電子之性質已被決定、量化，及公告。供電子及拉電子性質之最普遍量化係以漢密特(Hammett)σ值。氫具有0之漢密特σ值，而其它取代基具有與其拉電子或供電子特性直接有關地正或負增加之漢密特σ值。具負漢密特σ值之取代基被認為係供電子，而具有正漢密特σ值者被認為係拉電子。見Lange’s Handbook of Chemistry，第12版，McGraw Hill，1979，第3-12表，3-134至3-138頁，其列示大量之普遍遇到之取代基之漢密特σ值，且在此被併入以供參考之用。

需瞭解”接受電子之基團”一辭於此間可於”電子接受者”及”拉電子基團”以同義字般使用。特別地，”拉電子基團”(“EWG”)或”接受電子之基團”或”電子接受者”係指一若佔據一分子之相同位置時係比氫原子更能拉電子之官能基。拉電子之基團之例子不受限地包含鹵素或鹵基(例如，F、Cl、Br、I)、-NO₂ 、-CN、-NC、-S(R⁰ )₂ ⁺ 、-N(R⁰ )₃ ⁺ 、-SO₃ H、-SO₂ R⁰ 、-SO₃ R⁰ 、-SO₂ NHR⁰ 、-SO₂ N(R⁰ )₂ 、-COOH、-COR⁰ 、-COOR⁰ 、-CONHR⁰ 、-CON(R⁰ )₂ 、C_1-40 鹵烷基基團、C_6-14 芳基基團，及5-14個成員之缺電子雜芳基基團，其中，R⁰ 係C_1-20 烷基基團、C_2-20 烯基基團、C_2-20 炔基基團、C_1-20 鹵烷基基團、C1-20烷氧基基團、C_6-14 芳基基團、C_3-14 環烷基基、3-14個成員之環雜烷基基團，及5-14個成員之雜芳基基團，其每一者選擇性地可如此間所述般被取代。例如，C_1-20 烷基基團、C_2-20 烯基基團、C_2-20 炔基基團、C_1-20 鹵烷基基團、C_1-20 烷氧基基團、C_6-14 芳基基團、C_3-14 環烷基基團、3-14個成員之環雜烷基基團，及5-14個成員之雜芳基基團之每一者選擇性地可以1-5個諸如F、Cl、Br、-NO₂ 、-CN、-NC、-S(R⁰ )₂ ⁺ 、-N(R⁰ )₃ ⁺ 、-SO₃ H、-SO₂ R⁰ 、-SO₃ R⁰ 、-SO₂ NHR⁰ 、-SO₂ N(R⁰ )² 、-COOH、-COR⁰ 、-COOR⁰ 、-CONHR⁰ ，及-CON(R⁰ )₂ 之小的拉電子基團取代。

需瞭解”供電子基團”一辭於此間可與”電子供體”同義字般地使用。特別地，推電子基團”或”電子供體”係指一若佔據一分子之相同位置時係比氫原子更能使電子供給相鄰原子之官能基團。供電子之基團之例子包含-OH、-OR⁰ 、-NH₂ 、-NHR⁰ 、-N(R⁰ )₂ ，及5-14個成員之富電子之雜芳基基團，其中，R⁰ 係C_1-20 烷基基團、C_2-20 烯基基團、C_2-20 炔基基團、C_6-14 芳基基團，或C_3-14 環烷基基團。

各種本經取代之雜芳基基團可被描述為富電子(或π-過量)或缺電子(或π-不足)。此分離係以與苯內之碳原子相比之於每一環原子上之平均電子密度為基準。富電子之系統之例子包含具有一雜原子之5-個成員之雜芳基基團，諸如，呋喃、吡咯，及噻吩；及其苯并稠合對兆物，諸如，苯并呋喃、苯并吡咯，及苯并噻吩。缺電子之系統之例子包含具有一或多個雜原子之6-個成員之雜芳基基團，諸如，吡啶、吡、噠，及嘧啶；與其苯并稠合對兆物，諸如，喹啉、異喹啉、喹噁啉、噌啉、酞、萘啶、喹唑啉、菲啶、吖啶，及嘌呤。混合之雜芳香族環依此環內之一或多個雜原子之型式、數量，及位置而屬於那一種類。見Katritzky,A.R及Lagowski,J.M.，Heterocyclic Chemistry(John Wiley ＆ Sons,New York,1960)。

於本說明書之不同處，取代基係以族群或以範圍揭露。特別意欲地係此描述包含此等族群或範圍之成員之牛每一個別次組合。例如，”C_1-6 烷基”一辭係特別意欲個別揭露C₁ 、C₂ 、C₃ 、C₄ 、C₅ 、C₆ 、C₁ -C₆ 、C₁ -C₅ 、C₁ -C₄ 、C₁ -C₃ 、C₁ -C₂ 、C₂ -C₆ 、C₂ -C₅ 、C₂ -C₄ 、C₂ -C₃ 、C₃ -C₆ 、C₃ -C₅ 、C₃ -C₄ 、C₄ -C₆ 、C₄ -C₅ ，及C₅ -C₆ 烷基。作為其它例子，0至40範圍之整數係特別意欲個別揭露0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39，及40，且1至20範圍之整數係特別意欲個別揭露1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19，及20。另外之例子包含”選擇性以1-5個取代基取代”一辭係特別意欲個別揭露一可含有0、1、2、3、4、5、0-5、0-4、0-3、0-2、0-1、1-5、1-4、1-3、1-2、2-5、2-4、2-3、3-5、3-4，及4-5個取代基之化學基團。

此間所述之化合物可含有一非對稱原子(亦稱為一手性中心)，且一些此等化合物可含有二或更多個非對稱原子或中心，其可因此產生光學異構物(鏡像異構物)及非鏡像異構物(幾何異構物)。本教示包含此等光學異構物及非鏡像異構物，包含其個別之經解析之鏡像異構物或非鏡像異構物之純異構物(例如，(+)或(-)立體異構物)及其等之外消旋混合物，與此等鏡像異構物及非鏡像異構物之其它混合物。於某些實施例，光學異構物可藉由熟習此項技藝者所知之標準程序(包含，例如，手性分離、非鏡像異構物鹽之形成，動力解析，及非對稱合成)以富鏡像異構物或純型式獲得。本教示亦包含含有烯基部份之化合物(例如，烯、偶氮，及亞胺)之順-及反-異構物。亦需瞭解本教示之化合物包含呈純型式之所有可能之位向異構物及其等之混合物。於某些實施例，本化合物之製備可包含使用熟習此項技藝者所知之標準分離程序分離此等異構物，例如，藉由使用管柱色譜分析術、薄膜色譜分析術、模擬移動床色譜分析術，及高性能液相色譜分析術之一或多者。但是，位向異構物之混合物可如此間所述及/或熟習此項技藝者所知般相似於使用本教示之每一個別位向異構物般使用。

被特別考量者係一位向異構物之描述除非其它特別表示外係包含任何其它位向異構物及任何位向異構物混合物。

於此間使用時，”離去基團”(“LG”)係指可因，例如，取代或去除反應之結果而以一穩定物種被替換之一具電荷或不具電荷之原子(或原子族群)。離去基團之例子不受限地包含鹵素(例如，Cl、Br、I)、疊氮化物(N₃ )、硫代氰酸酯(SCN)、硝基(NO₂ )、氰酸酯(CN)、水(H₂ O)、氨(NH₃ )，及磺酸酯基團(例如，OSO₂ -R，其中，R可為C_1-10 烷基基團或C_6-14 芳基基團，每一者係選擇性地以1-4個獨立地選自C_1-10 烷基基團及拉電子基團之基團取代)，諸如，甲苯磺酸酯(甲苯磺酸酯，OT)、甲磺酸酯(甲烷磺酸鹽，OM)、溴苯磺酸酯(對-溴苯磺酸酯，OB)、硝苯磺酸酯(4-硝基苯磺酸酯，ON)，及三氟甲磺酸酯(三氟甲烷磺酸酯，OTf)。

於此間使用時，”p-型半導體材料”或”供體”材料係指一具有電洞作為主要之電流或電荷載子之半導體材料。於某些實施例，當p-型半導體材料沈積於一基材上時，其可提供超過約10^-5 cm² /Vs之電洞移動率。於一場效裝置之情況，p-型半導體亦可展現大於約10之電流開關比率。

於此間使用時，”n-型半導體材料”或”受體”材料係指一具有電子作為主要電流或電荷載子之半導體材料。於某些實施例，當一n-型半導體材料被沈積於一基材上時，其可提供超過約10^-5 cm² /Vs之電子移動率。於一場效裝置之情況，一n-型半導體亦展現大於約10之電流開關比率。

於此間使用時，”移動率”係指電荷載子，例如，於p-型半導體材料情況之電洞(或正電荷單元)及於n-型半導體材料情況之電子，於一電場影響下經此材料移動之速率量。此參數，其係依裝置結構而定，可使用一場效裝置或空間-電荷限制電流測量而測量。

於此間使用時，填充因子(FF)係實際最大可獲得之功率，(P_m 或V_mp *J_mp )，對理論性(非實際可獲得)功率，(J_sc x V_oc )之比率(以百分率提供)。因此，FF可使用如下方程式決定：

FF=(V_mp *J_mp )/(J_sc *V_oc )

其中，J_mp 及V_mp 個別表示於最大功率點(P_m )之電流密度及電壓，此點係藉由改變電路之電阻至J*V係於其最大值為止而獲得；且J_sc 及V_oc 個別表示短路電流及開路電壓。填充因子係評估太陽能電池性能之一關鍵參數。商業上之太陽能電池典型上具有約0.60%或更大之填充因子。

於此間使用時，開路電壓(V_oc )係當無外負載連接時之一裝置之陽極及陰極間之電位差。

於此間使用時，太陽能電池之功率轉換效率(PCE)係自吸收光線轉換成電能之功率百分率。太陽能電池之PCE可藉由使最大功率電(Pm)除以標準測試條件(STC)下之輸入光照射度(E，W/m² )及太陽能電池之表面積(Ac，m² )而計算。STC典型上係指25℃之溫度及1000 W/m² 之照射度及空氣質量1.5(AM 1.5)光譜。

於此間使用時，一組份(諸如，一薄膜層)若其含有一或多種可吸收光子產生用於產生光電流之激子之化合物時可被認為係”光活性”。

於此間使用時，一化合物當併納此化合物作為其半導性材料之電晶體於此化合物被曝置於周圍條件(例如，空氣、周圍溫度，及濕度)一段時間時展現維持於約其起始測量之載子移動率時可被認為係”周圍穩定”或”於周圍條件穩定”。例如，一化合物若於併納此化合物之電晶體於曝置於周圍條件(包含空氣、濕度及溫度)3天、5天，或10天後不會改變離其起始值多於20%或多於10%之載子移動率時可被描述為周圍穩定。

於此間使用時，”溶液可加工處理”係指可被用於包含旋轉塗覆、印刷(例如，噴墨印刷、網版印刷、移位印刷、膠版印刷、凹版印刷、柔版印刷、平版印刷、大量印刷等)、噴灑塗覆、電噴灑塗覆、液滴塗佈、浸泡塗覆，及刮刀塗覆之各種溶液相方法之化合物(例如，聚合物)、材料，或組成物。

於整份說明書，結構可以化學名稱或不以化學名稱呈現。若任何問題因命名而引起，以結構為主。

本教示係有關於可作為有機半導體之某些寡聚及聚合之化合物。本化合物於各種普遍溶劑中可具有良好可溶性及於空氣中之良好穩定性。當被併納於光學或光電子之裝置(不受限地包含光伏或太陽能電池、發光二極體，及發光電晶體)內，本化合物可賦予所欲之性能性質。例如，當本化合物被用於太陽能電池之光活性層(例如，本體異質接面裝置)，太陽能電池可展現極高之功率轉換效率(例如，約4.0%或更大)、填充因子(例如，約60%或更大)，及/或開路電壓(例如，約0.7 V或更大)。本化合物亦可無需退火步驟而被加工處理成極有效率之太陽能電池，因此，提供省時及省成本之益處，且能使更多各種不同材料被用於太陽能電池之各種組份。

本教示提供各種共軛寡聚及聚合之化合物，其中，每一化合物含有至少二不同之單體單元。極普遍地，本化合物可以如下化學式表示：

其中，A及B係相異，且可以無規或交替之方式重複；x及y個別表示A及B之莫耳分率，其中，0.1x0.9，0.1y0.9，且x及y之總和係約1；且n表示範圍係從2至約10,000或更大之聚合度。

更特別地，本化合物可以下列化學式表示：

其中，A'及A"具有如上所述之A之定義，B'及B"具有如上所述之B之定義，但A'與A"及/或B'與B"以取代而言係彼此不同；x及y表示莫耳分率，其中，0.1x0.9，0.1y0.9，且x及y之總和係約1；且n表示範圍係從2至約10,000或更大之聚合度。例如，A'及A"之一者可以一或多個助溶基團取代，而另一者係未被取代。相似地，B'中之一或多個部份可被取代，而B內之相同部份係未被取代。於各種實施例，包含x莫耳分率之此化合物之單元及包含y莫耳分率之此化合物之單元，即，單元及可以無規方式重複。

例如，重複單元A、A'，或A"可包含如下化學式之共軛多環狀部份：

其中，X係N或CR³ 且Y係N或CR⁴ ，即，如下化學式之選擇性經取代之苯并二噻吩基部份：

或如下化學式之選擇性經取代之苯并二噻唑基部份：

其中，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 獨立地可為H或一整體可賦予此化合物改良之所欲性質之取代基。例如，某些含有一或多個拉電子或供電子之部份之取代基可調節此化合物之電子性質，而含有一或多個脂族鏈之取代基可改良此化合物於有機溶劑內之可溶性。

更特別地，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之每一者獨立地可選自H、鹵素、CN、OR'、SR'、C(O)R'、C(O)OR'、SO₂ R'、C_1-40 烷基基團、C_2-40 烯基基團、C_2-40 炔基基團、C_1-40 鹵烷基基團、-L'-C_3-10 環烷基基團、-L'-C_6-14 芳基基團、-L'-C_6-14 鹵芳基基團、-L'-3-12個成圓之環雜烷基基團，及-L'-5-14個成員之雜芳基基團；其中：L'於每一出現獨立地選自二價C_1-20 烷基基團、二價C_1-20 鹵烷基基團，及共價鍵；R'係選自H、C_1-40 烷基基團、C_2-40 烯基基團、C_2-40 炔基基團，及C_1-40 鹵烷基基團；C_1-40 烷基基團、C_2-40 烯基基團、C_2-40 炔基基團、C_1-40 鹵烷基基團、C_1-20 烷基基團、C_1-20 鹵烷基基團、C_3-10 環烷基基團、C_6-14 芳基基團、C_6-14 鹵芳基基團、3-12個成員之環雜烷基基團，及5-14個成員之雜芳基基團之每一者選擇性地可以1-10個獨立地選自鹵素、-CN、NO₂ 、OH、-NH₂ 、-NH(C_1-20 烷基)、-N(C_1-20 烷基)₂ 、-S(O)₂ OH、-CHO、-C(O)-C_1-20 烷基、-C(O)OH、-C(O)-OC_1-20 烷基、-C(O)NH₂ 、-C(O)NH-C_1-20 烷基、-C(O)N(C_1-20 烷基)₂ 、-OC_1-20 烷基、-SiH₃ 、-SiH(C_1-20 烷基)₂ 、-SiH₂ (C_1-20 烷基)，及-Si(C_1-20 烷基)₃ 之取代基取代；且C_1-40 烷基基團、C_2-40 烯基基團、C_2-40 炔基基團、C_1-40 鹵烷基基團、C_1-20 烷基基團，C_1-20 鹵烷基基團中之一或多個非相鄰之-CH-基團可以一獨立地選自-O-、-S-、-NH-、-N(C_1-20 烷基)-、-Si(C_1-20 烷基)₂ -、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-，及-OC(O)O-之基團替代。

於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之至少一者獨立地可為一小的官能基團，諸如，鹵素、CN、OR'、C(O)R'、C(O)OR'，或SO₂ R'，其中，R'可為H或較低烷基基團。

於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之至少一者獨立地可為線性或分支之烷基基團，其例子包含正己基基團、正辛基基團、正十二烷基基團、1-甲基丙基基團、1-甲基丁基基團、1-甲基戊基基團、1-甲基己基基團、1-乙基丙基基團、1-乙基丁基基團、1,3-二甲基丁基基團、2-乙基己基基團、2-己基辛基基團、2-辛基十二烷基基團，及2-癸基十四烷基基團。於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之至少一者獨立地可為線性或分支之C_3-40 烯基基團(諸如，如上特定之線性或分支之C_3-40 烷基基團，但一或多個飽和鍵係以不飽和鍵取代)。於特別實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之至少一者獨立地可為分支之C_3-20 烷基基團，或分支之C_3-20 烯基基團。

於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之至少一者獨立地可為線性或分支之C_6-40 烷基或烯基基團、以線性或分支之C_6-40 烷基或烯基基團取代之芳基烷基基團(例如，苯甲基基團)、以線性或分支之C_6-40 烷基或烯基基團取代之芳基基團(例如，苯基基團)，或以線性或分支之C_6-40 烷基或烯基基團取代之二芳基基團(例如，二苯基基團)，其中，此等基團之每一者選擇性地可以1-5個鹵基基團(例如，F)取代。於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之至少一者獨立地可為二芳基基團，其中，此二芳基基團係經由一連接子共價連接。例如，此連接子可為二價之C1-40烷基基團，其中，一或多個非相鄰之CH₂ 基團選擇性地可以-O-、-S-，或-Se-取代，即，O、S，及/或Se原子非彼此直接連接。連接子可包含如此間所述之其它雜原子及/或官能基團。

為進一步例示，於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 獨立地可選自H或-L'-R^a ，其中，R^a 係選自C_1-40 烷基基團、C_2-40 烯基基團、C_2-40 炔基基團，及C_1-40 鹵烷基基團，其每一者可以1-10個獨立地選自鹵素、-CN、NO₂ 、OH、-NH₂ 、-NH(C_1-20 烷基)、-N(C_1-20 烷基)₂ 、-S(O)₂ OH、-CHO、-C(O)-C_1-20 烷基、-C(O)OH、-C(O)-OC_1-20 烷基、-C(O)NH₂ 、-C(O)NH-C_1-20 烷基、-C(O)N(C_1-20 烷基)₂ 、-OC_1-20 烷基、-SiH₃ 、-SiH(C_1-20 烷基)₂ 、-SiH₂ (C_1-20 烷基)，及-Si(C_1-20 烷基)₃ 之取代基取代；且L'係一共價鍵或一包含一或多個雜原子之連接子。例如，L'可為選自-Y-O-Y-、-Y-[S(O)_w ]-Y-、-Y-C(O)-Y-、-Y-[NR^c C(O)]-Y-、-Y-[C(O)NR^c ]-、-Y-NR^c -Y-、-Y-[SiR^c ₂ ]-Y-之連接子，其中，Y於每一出現獨立地係選自二價C_1-20 烷基基團、二價C_2-20 烯基基團、二價C_2-20 鹵烷基基團，及共價鍵；R^c 係選自H、C_1-6 烷基基團、C_6-14 芳基基團，及-C_1-6 烷基-C_6-14 芳基基團；且w係0、1，或2。於某些實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 獨立地可選自H、C_3-40 烷基基團、-O-C_3-40 烷基基團、-S-C_3-40 烷基基團、C_4-40 烯基基團、C_4-40 炔基基團，及C_3-40 鹵烷基基團，其中，此等基團之每一者可為線性或分支，且選擇性可如此間所述般被取代。

於其它實施例，R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之一或多者獨立地可含有一或多個環狀部份。

於各種實施例，共軛之多環部份：

可對稱地被取代，即，R¹ 及R² 可為相同基團，及/或當X及Y個別係CR³ 及CR⁴ 時，R³ 及R⁴ 可為相同基團。例如，R¹ 及R² 之每一者及/或R³ 及R⁴ 之每一者可為分支之C_3-40 烷基基團、分支之C_3-40 鹵烷基基團、分支之C_3-40 烷氧基基團，或分支之C_3-40 烷硫基基團。

本寡聚或聚合之化合物之重複單元B、B'，或B"可具有化學式：

-(Ar)-M-(Ar)-

其中，每一Ar可為選擇性經取代之5-10個成員之芳基或雜芳基基團；且M可為如此間所述之選擇性經取代之苯并稠合之雜芳基基團。

因此，於某些實施例，依據本教示之化合物可以化學式I表示：

其中：每一M係含有1-6個雜原子之選擇性經取代之苯并稠合之雜芳基部份；X係N或CR³ ；Y係N或CR⁴ ；R¹ 、R² 、R³ ，及R⁴ 之每一者獨立地係選自H及-L-R，其中：L於每一出現獨立地係選自O、S，及共價鍵；且R於每一出現獨立地係C_1-40 烷基基團；R⁷ 於每一出現獨立地係選自C_1-40 烷基基團、C_1-40 鹵烷基基團、C_1-40 烷氧基基團，及C_1-40 烷硫基基團；且x及y係表示莫耳分率之實數，其中，0.1x0.9，0.1y0.9，且x及y之總和係約1。

例如，選擇性經取代之苯并稠合之雜芳基部份可以如下化學式表示：或其中，Het於每一出現係於其環內含有至少一雜原子之單環狀部份，且R⁵ 及R⁶ 獨立地可為H或-L-R，其中，L及R係如此間所定義。

為了例示，M可選自：及其中，R⁸ 係H或C_1-40 烷基基團，且R⁵ 及R⁶ 係如此間所定義。

於特別實施例，M可選自：及其中，R⁵ 及R⁶ 係如此間所定義。例如，R⁵ 及R⁶ 可為H或C_1-40 烷基基團。

因此，於某些實施例，依據本教示之共聚物可以化學式II表示：

其中，R¹ 、R² 、R⁵ 、R⁶ 、R⁷ 、Z、x及y係如此間所定義。例如，R⁵ 及R⁶ 獨立地可為H或C_1-40 烷基基團；且每一R⁷ 可為C_1-40 烷基基團或C_1-40 烷氧基基團。

於特別實施例，依據本教二之某些共聚物可以化學式III表示：

其中，R¹ 、R² 、R³ 、R⁴ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁷ 、x及y係如此間所定義。例如，R⁵ 及R⁶ 獨立地可為H或C_1-40 烷基基團；且每一R⁷ 可為C_1-40 烷基基團或C_1-40 烷氧基基團。為進一步例示，化學式III之化合物可以選自下述之化學式表示：

及

其中，R¹ 、R² 、R³ 、R⁴ 、R⁷ 、x及y係如此間所定義。於某些實施例，R³ 及R⁴ 可為H，且R¹ 及R² 可為-L-R，其中，L及R係如此間所定義。於其它實施例，R¹ 及R² 可為H，且R³ 及R⁴ 可為-L-R，其中，L及R係如此間所定義。例如，-L-R可選自C_3-40 烷基基團(R)、C_3-40 烷氧基基團(-O-R)，及C_3-40 烷硫基基團(-S-R)。

於某些實施例，本教示之共聚物可以化學式IV表示：

包含選自下述之化學式：

及

其中，R係C_1-40 烷基基團，且R⁷ 、x及y係如此間所定義。例如，於某些實施例，R可為分支之C_6-20 烷基基團，R⁷ 可為線性之C_6-20 烷基基團。於其它實施例，R可為分支之C_6-20 烷基基團，R⁷ 可為線性之C_6-20 烷氧基基團。莫耳分率x及y個別範圍可為約0.2與約0.8之間，即，0.2x0.8及0.2y，但x及y之總和係約1。

為進一步例示，某些化學式IV之共聚物可以選自下述之化學式表示：

及

其中，R於每一出現獨立地可為C_6-20 烷基基團，且x及y係如此間所定義。

於某些實施例，本教示之共聚物可以化學式V表示：

包含選自如下之化學式：

及

其中，R係C_1-40 烷基基團，且R⁷ 、x及y係如此間所定義。例如，於某些實施例，R可為分支之C_6-20 烷基基團，R⁷ 可為線性之C_6-20 烷基基團。於其它實施例，R可為分支之C_6-20 烷基基團，R⁷ 可為線性之C_6-20 烷氧基基團。莫耳分率x及y個別範圍可為約0.2與約0.8之間，即，0.2x0.8及0.2y，但x及y之總和係約1。

為進一步例示，某些化學式V之共聚物可以選自如下之化學式表示：

及

其中，R於每一出現獨立地可為C_6-20 烷基基團，且x及y係如此間所定義。

於某些實施例，化學式I中之選擇性經取代之苯并二噻吩基或苯并二噻唑基基團可以另外之選擇性經取代之共軛多環狀部份[π-2]替代，其中，[π-2]係經由屬於二不同環之原子併納於化合物之主幹內。即，A'及A"基團可為選擇性經取代之苯并二噻吩基或苯并二噻唑基基團，或一些其它之選擇性經取代之共軛多環狀部份[π-2]。

例如，[π-2]可為選自如下之選擇性經取代之多環部份：

其中，R⁸ 於每一出現獨立地可為H或C_1-40 烷基基團。

於此間所述之各種共聚物(包含化學式I、II、III、IV，及V之化合物)，包含此共聚物之x莫耳分率之之單元及包含此共聚物之y莫耳分率之單元可以無規方式重複。此外，於此等化合物，包含此共聚物之x莫耳分率之單元(即，包含未經取代之噻吩基基團之單元)可以比包含此共聚物之y莫耳分之單元(即，包含經取代之噻吩基基團之單元)更高之莫耳分率存在。更特別地，x可至少係約0.5，即，0.5x0.9且0.1y0.5，其中，x及y之總和係約1。於特別實施例，x及y可為0.5x0.8及0.2y0.5範圍之實數，其中，x及y之總和係約1。再者，聚合度(n)可於約5至約10,000之範圍。例如，聚合度(n)可為10至約10,000之範圍。

發明人驚人地發現化學式I、II、III、IV，及V之化合物可於有機光伏裝置提供異常之性能改良。性能改良可包含高功率轉換效率(例如，約4.0%或更大，約4.5%或更大，約5.0%或更大，或約5.5%或更大)、低能帶間隙(例如，約1.60 eV或更低，約1.55 eV或更低，或約1.50 eV或更低)、高填充因子(例如，約60%或更大，約65%或更大，或約70%或更大)，及/或高開路電壓(例如，約0.6 V或更大，約0.7 V或更大，或約0.8 V或更大)。更驚人地，發明人觀察到當化學式I、II、III、IV，或V之化合物被用於有機光伏裝置之光活性材料時，此裝置之性能通常比併納包含此共聚物之x莫耳分率之單元(即，包含未經取代之噻吩基基團之單元)或包含此共聚物之y莫耳分率之單元(即，含有經取代之噻吩基基團之單元)，但非如本共聚物般之二單元，之共聚物之比較裝置顯著更佳。與比較裝置相比，性能改良可包含較高之功率轉換效率、較低之能帶間隙、較高之填充因子，及/或較高之開路電壓。於某些實施例，於能帶間隙、填充因子及開路電壓之改良於使用依據本教示之共聚物之相同裝置被同時觀察到。於某些實施例，於此四標準之至少三者之改良被觀察到。於特別實施例，所有四標準之改良被觀察到。

本教示之化合物及導致本化合物之單體可依據類似於實施例中所述者之程序製備。特別地，Stille偶合或Suzuki偶合反應可被用以製備具高分子量及高產率(75 %)及純度之依據本教示之共聚合化合物，其係以¹ H NMR光譜、元素分析，及/或GPC測量確認。

另外，本化合物可自可購得之起始材料、文獻中已知之化合物，或經由其它輕易製備之中間產物，藉由使用熟習此項技藝者所知之標準合成方法及程序製備。用於製備有機分子及官能基團之轉換及操縱之標準合成方法及程序可自相關科學文獻或自此領域之教科書輕易獲得。需瞭解若典型或較佳之處理條件(即，反應溫度、時間、反應物之莫耳分率、溶劑、壓力等)被提供，其它處理條件除其它表示外亦可被使用。最佳反應條件可隨使用之特定反應物或溶劑而改變，但此等條件可由熟習此項技藝者藉由例行之最佳化程序決定。熟習有機合成技藝者會瞭解所呈現之合成步驟之性質及順序可為了使此間所述化合物之形成達最佳化之目的而改變。

此間所述之方法可依據此項技藝所知之任何適合方法監測。例如，產物之形成可藉由光譜手段監測，諸如，核磁共振光譜術(NMR，例如，¹ H或¹³ C)、紅外線光譜術(IR)、光吸收/發射光譜術(例如，UV-可見光)、質譜術(MS)，或藉由色譜分析術，諸如，高壓液相色譜分析術(HPLC)、氣相色譜分析術(GC)、凝膠滲透色譜分析術(GPC)，或薄層色譜分析術(TLC)。

此間所述之反應或方法可於能由熟習有機合成技藝者輕易選擇之適合溶劑中實行。適合溶劑典型上係於反應實行之溫度(即，範圍可從溶劑冷凍之溫度至溶劑沸騰之溫度之溫度)與反應物、中間產物，及/或產物實質上不反應。一特定反應可於一種溶劑或多於一種溶劑之混合物中實行。依特定反應步驟而定，一特定反應步驟之適合溶劑可被選擇。

此間所揭露之實施例於周圍條件係穩定(“周圍穩定”)且可溶於一般溶劑。於此使用時，一化合物當併納此化合物作為其半導性材料之電晶體於此化合物被曝置於周圍條件(例如，空氣、周圍溫度，及濕度)一段時間展現維持於約其起始測量之載子移動率時可被認為係電”周圍穩定”或”於周圍條件穩定”。例如，依據本教示之化合物若併納此化合物之電晶體於曝置於周圍條件(包含空氣、濕度及溫度)3天、5天，或10天後顯示不會改變距其起始值之多於20%或多於10%之載子移動率時被認為係描述為周圍穩定。此外，若於曝置於周圍條件(包含空氣、濕度及溫度)3天、5天，或10天後相對應之膜之光學吸收不會改變距其起始值多於20%(較佳地，不改變多於10%)，化合物可被認為係周圍穩定。

於此間使用時，當至少0.1毫克之化合物可溶於1毫升之溶劑，化合物被認為可溶於溶劑。一般有機溶劑之例子包含石油醚；乙腈；芳香族烴，諸如，苯、甲苯、二甲苯，及；酮，諸如，丙酮，及甲基乙基醚；醚，諸如，四氫呋喃、二噁烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、二乙基醚、二異丙基醚，及第三丁基甲基醚；醇，諸如，甲醇、乙醇、丁醇，及異丙基醇；脂族烴，諸如，己烷；酯，諸如，乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸異丙酯，及乙酸丁酯；醯胺，諸如，二甲基甲醯胺及二甲基乙醯胺；亞碸，例如，二甲基亞碸；鹵化脂族及芳香族烴，諸如，二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、氯苯、二氯苯，及三氯苯；及環狀溶劑，諸如，環戊酮、環己酮，及2-甲基吡咯烷酮。

除其它更昂貴之方法(諸如，蒸氣沈積)外，本化合物可使用溶液加工處理技術製成各種製造物件。各種溶液加工處理技術已與有機電子元件使用。一般之溶液加工處理技術包含，例如，旋轉塗覆、液滴塗佈、區域塗佈、浸泡塗覆、刮刀塗覆，或噴灑。溶液加工處理技術之另外例子係印刷。於此間使用時，”印刷”包含非接觸方法，諸如，噴墨印刷、微分配等，及接觸方法，諸如，網版印刷、凹版印刷、膠版印刷、柔版印刷、平版印刷、位移印刷、微接觸印刷等。

本教示之化合物可單獨或與用以製備半導體材料之其它化合物結合(例如，組成物及複合物)使用，其因而可用以製造各種製造物件、結構物，及裝置。於某些實施例，併納一或多種本教示之化合物之半導體材料可展現p-型半導體活性、雙極活性、光吸收，及/或光發射。

因此，本教示進一步提供製備半導體材料之方法。此等方法可包含製備一包含一或多種溶於或分散於一液體介質(諸如，一溶液或溶劑混合物)內之此間揭露之化合物之組成物(例如，一溶液或分散液)，使此組成物沈積於一基材上以提供一半導體材料先質，及加工處理(例如，加熱)此半導體先質而提供一包含此間揭露之化合物之半導體材料(例如，一光活性層)。於各種實施例，液體介質可為有機溶劑、無機溶劑(諸如，水)，或其等之組合物。於某些實施例，組成物可進一步包含一或多種獨立地選自黏度調節劑、清潔劑、分散劑、結合劑、相容劑、固化劑、起始劑、保濕劑、消泡劑、濕化劑、pH調節劑、殺生物劑，及抑菌劑之添加劑。例如，表面活性劑及/或聚合物(例如，聚苯乙烯、聚乙烯、聚-α-甲基苯乙烯、聚異丁烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)可被包含作為分散劑、結合劑、相容劑，及/或消泡劑。於某些實施例，沈積步驟可藉由包含噴墨印刷及各種接觸印刷技術(例如，網版印刷、凹版印刷、膠版印刷、位移印刷、平版印刷、柔版印刷，及微接觸印刷)之印刷而實行。於其它實施例，沈積步驟可藉由旋轉塗覆、液滴塗佈、區域塗佈、浸泡塗覆、刮刀塗覆，或噴灑實行。

使用此間揭露之化合物之各種製造物件，包含光學裝置、光電子裝置，及電子裝置，諸如，薄膜半導體、光伏裝置、光檢測器、有機發光裝置，諸如，有機發光電晶體(OLET)，與其製造方法係於本教示之範圍內。本化合物可於製造及/或使用此等裝置提供加工處理及操作之優點。

例如，諸如此間所述之各種裝置之製造物件可為一光學或光電子裝置，其包含一第一電極、一第二電極，及一置於第一電極及第二電極間之光活性組份，其中，光活性組份包含本教示之化合物。

於各種實施例，光學或光電子裝置可被建構為太陽能電池，特別係本體異質接面太陽能電池。本教示之化合物可展現寬光學吸收及/或經調整之氧化還原性質及本體載子移動率，使其適於此等應用。於各種實施例，依據本教示之本體異質接面太陽能電池可併納一含有作為供體材料之本教示之化合物及作為光活性層之受體材料之摻合材料(例如，摻合膜)。雖然於最先進之裝置，摻合膜之厚度通常需為約100 nm或更少，以廣泛厚度範圍之自此間所述共聚物製備之膜，發明人觀察到可相比擬之性能，特別係具有約100 nm或更少之厚度之薄膜，與具有大於約200 nm之厚度之膜。

典型之受體材料包含以芴為主之化合物。用於本教示之芴可具有廣範圍之尺寸(每分子之碳原子數)。芴一辭於此使用時包含各種籠狀之純碳分子，包含巴克明斯特富勒烯(C60)”巴克球”及相關之”球狀”富勒烯與碳奈米管。富勒烯可選自熟習此項技藝者所知者，範圍係，例如，C20-C1000。於某些實施例，富勒烯可選自C60至C96之範圍。於特別實施例，富勒烯可為C60或C70，諸如，[60]PCBM，或[70]PCBM。於某些實施例，經化學改質之富勒烯可被使用，只要經改質之富勒烯維持受體型式及電子移動率特性。其它受體材料可用以替代富勒烯，只要其具有所需之受體型式及電子移動率特性。例如，受體材料可為各種有機小分子、聚合物、碳奈米管，或無機顆粒(量子點、量子桿、量子二腳物、TiO₂ 、ZnO等)。

依據本教示之光活性組份可以自一含有一或多種本化合物及一受體化合物(諸如，富勒烯(例如，PCBM))之混合物之溶液或分散液沈積之摻合膜製備。本聚合物對受體化合物之比例範圍可為約10:1至約1:10(以重計)，例如，約5:1至約1:5(以重量)，約3:1至約1:3(以重量)，或約2:1至約1:2(以重量)。光活性層亦可含有聚合物結合劑，其可以約5至約95重量%存在。聚合物結合劑，例如，可為選自聚苯乙烯(PS)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)，及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之半結晶性聚合物。

第1圖例示一可併納一或多種本教示之化合物作為供體及/或受體材料之本體-異質接面有機太陽能電池之代表性結構。如所示，一代表性之太陽能電池一般含有一基材20、一陽極22、一陰極26，及一於陽極與陰極間之光活性層24，其可併納一或多種本教示之化合物作為電子供體(p-通道)及/或電子受體(n-通道)之材料。於某些實施例，一選擇性之平滑層可存在於陽極及光活性層之間。

基材可為，例如，玻璃或可撓性基材(例如，塑料)。電極可由金屬或透明導電性氧化物(諸如，氧化銦錫(ITO)、氧化鎵銦錫(GITO)，及氧化鋅銦錫(ZITO))組成。例如，陰極可由鋁或鈣組成，而陽極可由ITO組成。

於各種實施例，一選擇性之平滑層可存在於陽極與光活性層之間。例如，平滑層可包含3,4-聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)，或3,4-聚乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯-磺酸酯(PEDOT：PSS)之膜。

於某些實施例，依據本教示之太陽能電池可包含一透明玻璃基材，其上係塗敷一由氧化銦錫(ITO)製成之電極層(陽極)。此電極層可具有一相對較粗之表面，且一由聚合物製成之平滑層，典型上係經由摻雜而呈導電性之PEDOT：PSS，可被塗敷於此電極層之頂面上以促進其表面形態。光活性層一般係由二如上所述之組份製成，且可具有，例如，約100 nm至數μm之厚度。於塗敷一對兆電極(陰極)前，一電絕緣之過渡層可被塗敷於光活性層上。此過渡層可由鹼鹵化物(例如，LiF)製成，且可於真空中蒸氣沈積。

本教示之另一方面係有關於製造併納一或多種本教示之半導體材料之有機發光電晶體或有機發光二極體(OLED)之方法。例如，於OLED，一或多種本教示之化合物可作為電子運送及/或發射及/或電洞運送之材料。OLED一般包含一基材，一透明陽極(例如，ITO)、一陰極(例如，金屬)，及一或多個可併納一或多種本教示之化合物作為電洞運送(p-通道)及/或發射及/或電子運送(n-通道)之材料之有機層。於其中本化合物僅具有電洞運送、電子運送，及發射之性質之一或二者之實施例，本化合物可與一或多種具有剩餘所需性質之另外有機化合物。

於其它實施例，製造物件可為一電子或光電子裝置(例如，有機發光電晶體)，其含有一第一電極、一第二電極，及一與第一電極及第二電極接觸之半導性組份，其中，半導性組份含有本教示之化合物。此等裝置可含有一具有本教示之一半導性組份(或半導體材料)及一基材組份及/或一介電組份之複合物。基材組份可選自摻雜之矽、氧化銦錫(ITO)、經ITO塗覆之玻璃、經ITO塗覆之聚醯亞胺或其它塑料、單獨或塗覆於聚合物或其它基材上之鋁或其它金屬、摻雜之聚噻吩等。介電組份可自有機介電材料製備，諸如，各種氧化物(例如，SiO₂ 、Al₂ O₃ 、HfO₂ )、有機介電材料，諸如，各種聚合物材料(例如，聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚鹵乙烯、聚丙烯酸酯)，及自行組合之超晶格/自行組合之奈米介電(SAS/SAND)材料(例如，如Yoon,M-H.等人，PNAS,102(13): 4678-4682(2005)所述，其全部內容在此被併入以供參考之用)，與混雜之有機/無機介電材料(例如，於美國專利申請序號第11/642,504號案所述，其全部揭示在此被併入以供參考之用)。於某些實施例，介電組份可包含美國專利申請序號第11/315,076、60/816,952，及60/861,308號案所述之交聯聚合摻合物，其等之每一者之全部揭示在此被併入以供參考之用。複合物亦可含有一或多個電接觸。用於源極、汲極，及閘極之適合材料包含金屬(例如，Au、Al、Ni、Cu)、透明導電氧化物(例如，ITO、IZO、ZITO、GZO、GIO、GITO)，及導電聚合物(例如，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT:PSS)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy))。此間所述錯合物之一或多者可於如上所述之各種有機電子、光學，及光電子裝置實施，諸如，有機光伏元件(OPV)及有機發光電晶體(OLETs)。

下列實施例被提供以進一步例示及促進本教示之瞭解，且並意欲以任何方式限制本發明。

所有試劑係自商業來源購得，且除非其它指示外係於無進一步純化下使用。特別地，用於介電及半導體之配製物之二噁烷、二氯苯(DCB)、氯仿(CHCl₃ )，及其它氯化烴(CHC)係購自Sigma Aldrich且於使用前蒸餾。無水四氫呋喃(THF)係自Na/二苯基酮蒸餾。傳統之Schlenk技術被使用，且除非其它指示外，反應係於N₂ 下實施。

特性數據於某些情況係以¹ H-NMR、¹³ C-NMR，及/或元素分析提供。NMR光譜係於Inova 500 NMR光譜儀(¹ H,500 MHz)記錄。元素分析係藉由Midwest Microlab,LLC實施。聚合物分子量係於Waters GPC系統(Waters Pump 510)於THF內於室溫相對於聚苯乙烯標準物而決定。

實施例1-單體之合成 實施例1a：4,8-二(十二烷基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

步驟1：4,8-二(十二炔基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於氬氛圍下之裝設一冷凝器之一250毫升燒瓶內之於THF(20毫升)內之十二炔(17.5毫升，81.7毫莫耳)之溶液，於室溫以滴液方式添加36毫升(72毫莫耳)之於THF內之2 M之異丙基氯化鎂溶液。添加後，反應混合物於50 ℃加熱95分鐘，且冷卻至室溫。添加4,8-二氫苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,8-二酮(3克，13.6毫莫耳)，且於冷卻至室溫前，混合物於50 ℃加熱1小時。其後，於50毫升之10%之HCl水溶液內之20克SnCl₂ 之溶液以滴液方式添加，其後，進一步於60℃加熱1小時。反應後，添加鹽水(30毫升)。有機相被分離且於真空下蒸發。殘質以MeOH(100毫升)稀釋及過濾。固體以MeOH清洗數次。棕色固體藉由管柱色譜分析術以CHCl₃ ：己烷5:6作為洗提液而純化。自閃式色譜分析術收集之粗製產物之自己烷再結晶於真空乾燥後產生4.03克(57%產率)之淡黃色結晶。¹ H NMR(CDCl3,500MHz),δ=7.59(d,J=5.5 Hz,2H),7.51(d,J=6.0 Hz,2H),2.65(t,J=6.5 Hz,4H),1.70-1.80(m,4H),1.56-1.65(m,4H),1.22-1.47(m,24H),0.90(t,J=6.5 Hz,6H)。

步驟2：4,8-二(十二烷基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於一圓底燒瓶內之於THF(33毫升)內之4,8-二(十二炔基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(1.04克，2毫莫耳)之溶液，添加10% Pd/C(0.21克，0.2毫莫耳)。混合物於氫氛圍下於室溫攪拌24小時。過濾後，溶劑藉由真空蒸發移除，且殘質通過一矽石凝膠閃式管柱以己烷作為洗提液，產生白色固體(530毫克，產率50%)。1H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.48(d,J=5.5 Hz,2H),7.47(d,J=5.5 Hz,2H),3.19(t,J=7.5 Hz,4H),1.76-1.89(m,4H),1.42-1.53(m,4H),1.19-1.42(bs,32H),0.90(t,J=7.0 Hz,6H)。

步驟3：4,8-二(十二烷基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於乾燥四氫呋喃(16毫升)內之4,8-二(十二烷基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(553毫克，1.05毫莫耳)之溶液，於-78 ℃添加正丁基鋰(2.5 M，於己烷內，0.92毫升，2.31毫莫耳)。1小時後，三甲基氯化錫(488毫克，2.45毫莫耳)以一份式添加。混合物於室溫攪拌2小時，倒入水內且以醚萃取三次。有機層以鹽水清洗，且於無水MgSO₄ 乾燥。蒸發溶劑時，獲得淡黃色油，其自EtOH再結晶產生白色固體(524毫克，產率58%)。1H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.51(s,2H),3.22(t,J=8.0 Hz,4H),1.76-1.91(m,4H),1.36-1.42(m,4H),1.22-1.42(bs,32H),0.91(t,J=7.0 Hz,6H),0.47(s,18 H)。亦見，Chem. Mater. 2006,18,3237。

實施例1b：4,8-二辛基-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

步驟1：4,8-二辛基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於氮氣下之100毫升之燒瓶，添加4,8-二氫苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,8-二酮(1.1克，5.0毫莫耳)及無水THF(10毫升)。混合物被加熱迴流且辛基溴化鎂(20毫莫耳，10毫升，2.0 M，於Et₂ O內)以滴液方式添加。進一步迴流2小時後，SnCl₂ 溶液(7.3克，於19毫升之10% HCl內)緩慢地以滴液方式添加。混合物於60 ℃維持1小時。冷卻後，有機相被分離。水相以醚萃取一次，且有機相被混合且於Na₂ SO₄ 乾燥。藉由管柱色譜分析術以己烷作為洗提液純化產生黃色油(780毫克，產率37.6%)。1H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.48(d,J=5.5 Hz,2H),7.47(d,J=5.5 Hz,2H),3.20(t,J=7.5 Hz,4H),1.75-1.88(m,4H),1.43-1.54(m,4H),1.21-1.42(bs,16H),0.90(t,J=7.0 Hz,6H)。

步驟2：4,8-二辛基-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於乾燥四氫呋喃(36毫升)內之4,8-二辛基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(782毫克，1.89毫莫耳)之溶液，於-78 ℃添加正丁基鋰(2.5 M，於己烷內，1.66毫升，4.15毫莫耳)。1小時後，三甲基氯化錫(877毫克，4.40毫莫耳)以一份式添加。混合物於室溫攪拌2小時，倒入水內且以醚萃取三次。有機層以鹽水清洗，且於無水MgSO₄ 乾燥。蒸發溶劑時，獲得淡黃色油(1.03克，產率74%)。靜置一週時，黃色結晶出現且被收集(413毫克，產率29%)。1H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.51(s,2H),3.22(t,J=8.0 Hz,4H),1.76-1.89(m,4H),1.45-1.54(m,4H),1.22-1.45(bs,16H),0.90(t,J=7.0 Hz,6H),0.47(s,18 H)。

實施例1c：4,8-雙(2-乙基己基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

步驟1：4,8-雙(2-乙基己基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於氮氣下之100毫升之燒瓶，添加鎂(656毫克，27毫莫耳)及無水THF(10毫升)。混合物於迴流下加熱，且2-乙基己基溴化物(5.6毫升，30毫莫耳)以滴液方式添加。反應混合物於迴流溫度維持至所有鎂消耗為止。冷卻後，4,8-二氫苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,8-二酮(1.1克，5.0毫莫耳)以一份式添加。進一步迴流1小時後，再次冷卻至室溫。SnCl₂ 溶液(7.5克，於19毫升之10% HCl內)緩慢地以滴液方式添加，然後，混合物於60℃維持1小時。冷卻後，添加鹽水(11毫升)。有機相被分離且於Na₂ SO₄ 乾燥。真空蒸發後之殘質藉由管柱色譜分析術以己烷作為洗提液純化，且產生淡黃色油(910毫克，產率43%)。1H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.47(d,J=6.0 Hz,2H),7.45(d,J=6.0 Hz,2H),3.08-3.20(m,4H),1.92-2.04(m,2H),1.13-1.49(m,16H),0.91(t,J=7.0 Hz,6H),0.85(t,J=7.0 Hz,6H)。

步驟2：4,8-雙(2-乙基己基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於乾燥四氫呋喃(11毫升)內之4,8-雙(2-乙基己基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(237毫克，0.57毫莫耳)之溶液，於-78 ℃添加正丁基鋰(2.5 M，於己烷內，0.5毫升，1.25毫莫耳)。1小時後，三甲基氯化錫(264毫克，1.32毫莫耳)以一份式添加。混合物於室溫攪拌2小時，倒入水(20毫升)內，且以醚萃取三次。有機層以鹽水清洗，且於無水MgSO₄ 乾燥。蒸發溶劑時，獲得淡黃色油(437毫克，產率100%)。於冷凍器內靜置2天，淡黃色結晶出現且被收集(326毫克，產率77%)。1H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.51(s,2H),3.07-3.23(m,4H),1.96-2.07(m,2H),1.21-1.50(m,16H),0.94(t,J=7.0 Hz,6H),0.89(t,J=7.0 Hz,6H),0.46(s,18H)。

實施例1d：4,8-雙(10-苯基癸基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

步驟1：10-溴癸基苯之製備

對於冰水浴內之250毫升燒瓶，於氮氣下添加1,10-二溴癸烷(46.0克，153毫莫耳)及無水THF(100毫升)。苯基鋰(1.8 M，於二丁基醚內，28.5毫升，51毫莫耳)以滴液方式添加。添加完全後，反應混合物攪拌1小時，且加溫至室溫。48小時後，以H₂ O(200毫升)驟冷，以CH₂ Cl₂ (200毫升x 2)萃取，及乾燥。濃縮後，殘質於130 ℃/0.07 mmHg蒸餾產生無色之油(9.35克，產率61.7%)。¹ H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.27-7.32(m,2H),7.20(d,J=6.5 Hz,3H),3.43(t,J=7.0 Hz,2H),2.62(t,J=8.0 Hz,2H),1.84-1.96(m,2H),1.60-1.68(m,2H),1.41-1.52(m,2H),1.24-1.41(m,10H)。

步驟2：4,8-雙(10-苯基癸基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於氮氣下之100毫升之燒瓶，添加鎂(486毫克，20毫莫耳)及無水THF(10毫升)。混合物於迴流下加熱，且10-溴癸基苯(5.95克，20毫莫耳)以滴液方式添加。反應混合物於迴流溫度下維持至所有鎂消耗為止。其後，懸浮於無水THF(10毫升)內之4,8-二氫苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩-4,8-二酮(1.1克，5.0毫莫耳)以滴液方式添加。進一步迴流3小時後，冷卻至室溫。SnCl₂ 溶液(7.5克，於19毫升之10% HCl內)緩合以滴液方式添加，然後，混合物維持於60 ℃隔夜。冷卻後，添加鹽水(25毫升)。有機相被分離，且於Na₂ SO₄ 乾燥。真空蒸發後之殘質藉由管柱色譜分析術以己烷/AcOEt 50:1作為洗提液純化，且產生淡黃色油(466毫克，產率15%)，靜置數天時變成固體。¹ H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.48(d,J=6.0 Hz,2H),7.46(d,J=5.0 Hz,2H),7.27-7.32(m,4H),7.19(d,J=7.0 Hz,6H),3.19(t,J=8.0 Hz,4H),2.61(t,J=7.5 Hz,4H),1.75-1.86(m,4H),1.58-1.67(m,4H),1.42-1.51(m,4H),1.15-1.41(m,20H)。

步驟3：4,8-雙(10-苯基癸基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩之製備

對於乾燥四氫呋喃(15毫升)內之4,8-雙(10-苯基癸基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(466毫克，0.75毫莫耳)之溶液，於-78℃添加正丁基鋰(2.5 M，於己烷內，0.66毫升，1.65毫莫耳)。1小時後，三甲基氯化錫(349毫克，1.75毫莫耳)以一份式添加。混合物於室溫攪拌隔夜，倒入水(25毫升)內，且以醚萃取三次。有機層以鹽水清洗，且於無水MgSO₄ 乾燥。蒸發溶劑時，獲得淡黃色油(500毫克，產率70%)。¹ H NMR(CDCl₃ ,500 MHz)δ=7.49(s,2H),7.27-7.32(m,4H),7.17(d,J=7.5 Hz,6H),3.19(t,J=7.5 Hz,4H),2.59(t,J=8.0 Hz,4H),1.75-1.84(m,4H),1.56-1.66(m,4H),1.42-1.50(m,4H),1.17-1.41(m,20H),0.45(s,18H)。

實施例1e：4,7-雙(5-溴-4-十二烷基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑之製備

步驟1：4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑之製備

對於150毫升之HBr(48%)內之苯并噻二唑(10克，73.44毫莫耳)之溶液，極緩慢地以滴液方式添加於100毫升HBr(48%)內之Br₂ (35.21克，220.32毫莫耳)之溶液。迴流6小時後，橙色固體沈澱。混合物冷卻至室溫，且添加NaHSO₃ 之飽和溶液以中和殘餘量之Br₂ 。混合物被過濾，且以水徹底清洗。然後，固體以冷的二乙基醚清洗一次，且藉由閃式色譜分析術以CHCl₃ 作為洗提液純化產生淡黃色固體(18.4克，產率85%)。¹ H NMR(CDCl₃ ,500 MHz),δ=7.73(s,2H)。

步驟2：4,7-雙(4-十二烷基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑之製備

於氮氣下對100毫升之圓底燒瓶，添加4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(1.18克，4.0毫莫耳)、2-三甲基錫烷基-4-十二烷基噻吩(4.03克，9.7毫莫耳，依據Macromolecules 2002,35,6883製備)、Pd₂ (dba)₃ (146.5毫克，0.16毫莫耳)、三(2-呋喃基)膦(148.6毫克，0.64毫莫耳)，及無水THF(30毫升)。混合物於迴流下加熱20小時，並且冷卻。溶劑藉由旋轉蒸發器移除，且殘質藉由管柱色譜分析術以CHCl₃ ：己烷1:3作為洗提液純化產生橙色固體(2.0克，產率78%)。¹ H NMR(CDCl₃ ,500 MHz),δ=8.00(s,2H),7.85(s,2H),7.06(s,2H),2.71(t,J=7.5 Hz,4H),1.68-1.76(m,4H),1.19-1.47(m,36H),0.90(t,J=6.8 Hz,6H)。

步驟3：4,7-雙(5-溴-4-十二烷基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑之製備

對於氮氣下以鋁箔包裹之50毫升圓底燒瓶，添加4,7-雙(4-十二烷基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑(637毫克，1.0毫莫耳)、NBS(392毫克，2.2毫莫耳)及CHCl₃ (13毫升)。混合物攪拌隔夜，且溶劑藉由旋轉蒸發器移除。殘質藉由管柱色譜分析術以CHCl₃ ：己烷1:50作為洗提液純化產生紅色固體(520毫克，產率65%)。¹ H NMR(CDCl₃ ,500 MHz),δ=7.78(s,2H),7.76(s,2H),2.65(t,J=7.8 Hz,4H),1.64-1.72(m,4H),1.21-1.47(m,36H),0.89(t,J=6.8 Hz,6H)。

實施例1f：4,7-雙(5-溴-4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑之製備

組成部份4,7-雙(4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑係依據文獻程序製備且溶於氯仿(60毫升)。添加乙酸(20毫升)及N-溴琥珀醯亞胺(0.746克，4.19毫莫耳)。反應於室溫攪拌隔夜。添加水(150毫升)，且混合物以氯仿萃取。有機層被分離，以NaHCO₃ 之飽和水溶液及其後以水清洗，且於MgSO₄ 乾燥。溶劑於真空下移除，且殘質藉由色譜分析術使用二氯甲烷/己烷之1:4混合物作為洗提液而純化。4,7-雙(5-溴-4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑之產量係1.46克(88%)。¹ H NMR(CDCl3,500 MHz)δ: 7.77(s,2H),7.76(s,2H),2.64(t,J=7.8,4H),1.67(m,4H),1.40-1.25(m,36H),0.86(t,J=7.5,6H)。

實施例1g：4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩之製備

苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-4,8-二酮(1.0克，4.54毫莫耳)及Zn粉(0.659克，10.1毫莫耳)懸浮於乙醇(10毫升)。添加於水(15毫升)內之NaOH(3克)之溶液。形成之混合物加熱迴流1小時，其後，添加2-己基癸基(4-甲基苯磺酸酯)(3.86克，9.73毫莫耳)。反應加熱迴流隔夜。反應冷卻至室溫，且添加水(50毫升)。反應以醚萃取，其後，分離及於MgSO₄ 乾燥有機層。溶劑被移除，且殘質藉由色譜分析術(於己烷內之10%二氯甲烷作為洗提液)純化。4，8-雙[(2-己基癸基)氧]-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩之產量係0.80克(26%)。¹ H NMR(CDCl3,500 MHz)δ=7.47(d,J=2.75,2H),7.36(d,J=2.75,2H),4.16(m,4H),1.86(m,2H),1.38-1.65(m,48H),0.86(m,12H)。

實施例1h：4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-2,6-雙(1,1,1-三甲基-錫烷基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩之製備

4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(0.80克，1.19毫莫耳)於氮氣下溶於乾燥THF(10毫升)。溶液冷卻至-70℃，且丁基鋰(1.0毫升，2.M溶液，於己烷內，2.5毫莫耳)以滴液方式添加。反應於2小時期間加溫至室溫，且冷卻至-78℃。添加三甲基氯化錫(0.61克，3.0毫莫耳)。反應加溫至室溫，且於氮氣下攪拌隔夜。添加水(50毫升)，且反應以醚萃取。有機層被分離，且於Na₂ SO₄ 乾燥。溶劑於真空下移除。對殘質添加乙醇(10毫升)，且懸浮液攪拌隔夜。形成之白色固體藉由過濾收集，且於真空下乾燥而提供產物4,8-雙[(2-乙基己基)氧]-2,6-雙(1,1,1-三甲基-錫烷基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(0.58克，49%)。¹ H NMR(CDCl3,500 MHz)δ=7.52(m,2H),4.17(d,J=5.0Hz,4H),1.86(m,2H),1.67(m,4H),1.28-1.55(m,44H),0.86(m,12H),0.55(m,18H)。

實施例2-聚合物合成 實施例2a：聚[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(3-十二烷基-2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(4-十二烷基-2,5-噻吩二基)]-共-[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(2,5-噻吩二基)]](x=0.77;y=0.23)之製備

組成部份4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑係依據文獻程序(Moule等人，Chem. Mater.,2008,20: 4045-4050)製備。對Schlenk燒瓶，添加4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(46.23毫克，0.101毫莫耳)、4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-2,6-雙(1,1,1-三甲基-錫烷基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(141.65毫克，0.135毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(24.6毫克，0.0309毫莫耳)、Pa₂ dba₃ (4.93毫克，0.00538毫莫耳)，及P(o-tol)₃ (13.10毫克，0.431毫莫耳)。燒瓶被除氣且以氮氣回填三次。注射乾燥氯苯(20毫升)，且反應加熱至130 ℃持續18小時。反應冷卻至室溫，且燒瓶之內容物被倒至甲醇(100毫升)內。沈澱物藉由過濾收集，且固體以丙酮萃取1小時，以二氯甲烷3小時，且以氯仿三小時。最後，聚合物以氯苯萃取。氯仿溶液被倒至甲醇內，且沈澱物再次藉由過濾收集，於真空下乾燥提供標題聚合物(40毫克)。

實施例2b：聚[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(3-十二烷基-2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(4-十二烷基-2,5-噻吩二基)]-共-[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(2,5-噻吩二基)]](x=0.71;y=0.29)之製備

對一Schlenk燒瓶，添加4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-2,6-雙(1,1,1-三甲基-錫烷基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(129.74毫克，0.123毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-2-噻吩基噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(39.53毫克，0.0863毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(27.43毫克，0.345毫莫耳)、Pa₂ dba₃ (4.513毫克，0.000493毫莫耳)，及P(o-tol)₃ (12.00毫克，0.394毫莫耳)。燒瓶被除氣且以氮氣回填三次。注射乾燥氯苯(20毫升)，且反應加熱至130℃持續18小時。反應冷卻至室溫，且燒瓶之內容物倒至甲醇(200毫升)內。沈澱物藉由過濾收集，且固體以乙酸乙酯萃取5小時，且以THF萃取5小時。最後，聚合物以氯苯萃取。氯仿溶液倒至甲醇內，且沈澱物再次藉由過濾收集，於真空下乾燥而提供標題聚合物(64毫克，49%產率)。

實施例2c：聚[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(3-十二烷基-2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(4-十二烷基-2,5-噻吩二基)]-共-[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(2,5-噻吩二基)]](x=0.62;y=0.38)之製備

對一Schlenk燒瓶，添加4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-2,6-雙(1,1,1-三甲基-錫烷基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(117.27毫克，0.111毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(30.62毫克，0.0668毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(33.64毫克，0.0423毫莫耳)、Pa₂ dba₃ (4.08毫克，0.0045毫莫耳)，及P(o-tol)₃ (10.85毫克，0.0356毫莫耳)。燒瓶被除氣，且以氮氣回填三次。注射乾燥氯苯(20毫升)，且反應加熱至130 ℃持續18小時。反應冷卻至室溫，且燒瓶之內容物倒至甲醇(100毫升)內。沈澱物藉由過濾收集，且固體以甲醇萃取8小時，以乙酸乙酯萃取5小時，然後，以二氯甲烷萃取15小時。最後，聚合物萃取於氯仿內。氯仿溶液倒至甲醇內，且沈澱物再次以過濾收集，於真空下乾燥而提供標題聚合物88毫克(72%產率)。

實施例2d：聚[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(3-十二烷基-2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(4-十二烷基-2,5-噻吩二基)]-共-[{2,6-雙[(2-己基癸基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩}(2,5-噻吩二基)-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基(2,5-噻吩二基)]](x=0.5;y=0.5)之製備

對一Schlenk燒瓶，添加4,8-雙[(2-己基癸基)氧]-2,6-雙(1,1,1-三甲基-錫烷基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(600毫克，0.60毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(137.9毫克，0.301毫莫耳)、4,7-雙(5-溴-4-十二烷基-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑(229.60毫克，0.289毫莫耳)、Pa₂ dba₃ (22.05毫克，0.024毫莫耳)，及P(o-tol)₃ (58.63毫克，0.193毫莫耳)。燒瓶被除氣，且以氬氣回填三次。注射乾燥氯苯(90毫升)，且反應加熱至130 ℃持續18小時。反應冷卻至室溫，且燒瓶之內容物倒至甲醇(200毫升)內。沈澱物藉由過濾收集，且固體以甲醇萃取5小時，以乙酸乙酯萃取5小時，以己烷萃取15小時，然後，以二氯甲烷萃取5小時。最後，聚合物萃取於氯仿內。氯仿溶液倒至甲醇內，且沈澱物再次以過濾收集，於真空下乾燥而提供標題聚合物511毫克(75%產率)。

實施例3-聚合物之特性化 實施例3a：光學性質

實施例2之聚合物之光學吸收測量係使用Cary UV-vis光譜儀對聚合物之氯仿溶液實行。吸收之起始被用以評估聚合物能帶隙。

實施例3b：電子性質

實施例2之聚合物之循環伏安法測量係於氮氣氛圍下使用BAS-CV-50W伏安分析器以於乙腈內之0.1 M之四-正丁基銨六氟磷酸鹽作為支撐電解質而實行。一鉑碟操作電極、一鉑線電極，及一銀線參考電極被使用，且Fc/Fc⁺ 被作為所有測量之參考物。掃瞄速率係50 mV/S。聚合物膜係藉由自0.2%(w/w)甲苯溶液之液滴塗佈產生。支撐電解質溶液係於所有CV測量前以N₂ 充份吹掃。

使用循環伏安圖之數據，實施例2之代表性共聚物之HOMO係自方程式4.44-1.06=-5.50計算；且LUMO係自方程式-4.44+1.07=-3.37計算。

實施例4-裝置之製造 實施例4a：薄膜電晶體之製造及測量

聚合物之電荷載子移動率係使用有機場效電晶體決定。下閘極TFT於Si/SiO₂ 基材上製造，其表面於半導體沈積前係以單層OTS改質。半導體係自原始聚合物溶液(10毫況/毫升，於二氯苯內，以體積計)旋轉於此等基材上，且膜於真空爐內乾燥隔夜。Au上電極結構(top-contact)(30 nm)係於~1x10^-6 托耳之真空經由金屬模版熱蒸發於此等膜上以完成此裝置。此等裝置之通道尺寸係約25 μm(長度)及約500 μm(寬度)。介電質之電容係10 nF/cm² 。此等裝置於空氣及於電屏蔽環境(Signatone暗箱)特性化。三個Signatone探針被用以接近電極，且信號係自極接近探針頂部三軸屏蔽至Keithley 4200半導體特性化(3個獨立之SMU，每一者係裝設一遙控前置放大器)。FET量度資料(移動率、臨界電壓，及開/關比率)係依據標準電晶體方程式自轉換及輸出圖擷取。

第2圖顯示使用實施例2之聚合物作為活性層之下閘極TFT之代表性轉換圖。被擷取之電洞移動率係約8.2×10^-3 cm² /Vs，且電流開/關比率係約1.5×10⁵ 。

實施例4b：光伏電池之製造及測量

併納實施例2所述之共聚物之光令裝置被製造及特性化。具有薄(~100 nm)及厚(~250 nm)活性層之裝置被建立。製造裝置前，圖案化之以ITO塗覆之玻璃基材藉由依據於清潔劑、去離子水、丙酮，及異丙基醇內之超音波處理及後以UV-臭氧處理40分鐘而清理。約40 nm厚之PEDOT:PSS層係自一水溶液(HC Stark,Baytron AI 4083)旋轉塗覆於以ITO塗覆之玻璃基材上，其後，於空氣中於150℃烘烤30分鐘。於1,2-二氯苯內之聚合物/富勒烯混合物溶液係以下列比率製備：聚合物：C₆₀ PCBM 12:24毫克/毫升，及聚合物：C₇₀ PCBM 12:18毫克/毫升。然後，混合物溶液於120℃之套箱內攪拌至少1小時，且於旋轉塗覆於PEDOT:PSS層之頂部上前冷卻至~60℃。為完成此裝置之製造，一具有約0.6 nm厚度之氟化鋰(LiF)層及一約100 nm厚之鋁層依序於~10^-6 托耳之真空下熱沈積。此裝置之活性區域係約0.093 cm² 。然後，此裝置於套箱內使用EPO-TEK OG112-6 UV可固化環氧物(Epoxy Technology)以一覆蓋玻璃封裝。

經封裝之裝置之光伏特性於空氣中測試。電流密度-電壓(J-V)之曲線係使用Keithley 2400電源測量單元獲得。光電流係於模擬之AM1.5G照射(100 mW cm^-2 )下使用一具空氣質量1.5總體濾波器之以氙燈為主之太陽模擬器(Newport 91160A 300W Class-A太陽模擬器，2英吋x 2英吋之均一光束)測量。光強度係使用一具彩色濾光片之NREL經校正之矽光二極體設定。外部量子效率係使用Newport’s QE設備測量。自一氙燈通過單色器(Newport,Cornerstone 260)之入射光係聚焦於此電池之活性區域上。輸出電流係使用一電流前置放大器(Newport,70710QE)及鎖相放大器(Newport，70105雙通道Merlin)測量。經校正之矽二極體(Newport 70356)被作為參考物。

典型之JV特性係顯示於第3圖。此裝置之效率係使用第4圖所示之EQE光譜對太陽模擬器及AM1.5G間之失配作更正。裝置特性之綜述係於下之第2表中提供。

比較例 比較例1：聚[{2,6-(4,8-二辛基苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩)}-alt-{5,5-(4,7-雙(4’-十二烷基噻吩-2’-基)-2,1,3-苯并噻二唑)}](SL15)之製備

對一100毫升之貯存容器，4,8-雙(2-乙基己基)-2,6-雙-三甲基錫烷基苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(55.5毫克，75 μmol)、4,7-雙(5-溴-4-十二烷基噻吩-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑(59.6毫克，75 μmol)、Pd₂ (dba)₃ (2.7毫克，4莫耳%)及三(鄰-甲苯基)膦(3.7毫克，16莫耳%)於氬氣下被添加且混合於無水氯苯(10毫升)內，且於133℃攪拌72小時。冷卻至室溫後，反應混合物倒至MeOH(50毫升)內，過濾，且於真爐爐乾燥產生黑色固體(78.5毫克，粗製產率100%)。元素分析：計算C 73.37,H 8.66,N 2.67；發現：C 72.25,H,8.09,N 2.97。

比較例2：以SL15為主之OPV裝置之製造

併納SL15及巴克球化合物作為PCBM之光伏裝置被製造。於裝置製造前，圖案化之以ITO塗覆之玻璃基材係依序藉由於清潔劑、去離子水、丙酮、異丙基醇內之超音波處理及UV-臭氧處理15分鐘而清理。約40 nm厚之PEDOT:PSS層係自一水溶液旋團塗覆於以ITO-塗覆之玻璃基材上，其後，於150℃於空氣中烘烤30分鐘。於氯化溶劑(諸如，氯仿)內之聚合物/PCBM混合物之溶液係以5:10毫克/毫升之濃度製備。然後，溶液於40℃之套箱內攪拌~2小時，且旋轉塗覆於PEDOT:PSS層之頂部上。活性層之厚度係約100-300 nm。為完成此裝置之製造，一薄的氟化鋰(LiF)層及100 nm厚之鋁於~10^-6 托耳之真空下依序熱沈積。此裝置之活性區域係約0.088 cm² 。然後，此裝置於套箱內使用UV可固化之環氧物以一覆蓋玻璃封裝。

使用SL15之此等裝置展現比以依據本教示之聚合物(即，化學式I、II、III、IV，及V之化合物)為主之裝置遠為較差之性能。特別地，使用SL15之裝置證明~2.2%之平均功率轉換效率，及~43%之填充因子，二者皆明顯低於與依據本教示之聚合物有關之實施例4b中報導之數值。

本教示於未偏離本精神或其本特性下係包含其它特別型式之實施例。前述實施例因而於所有方面被認為係例示，而非限制此間所述之教示。本發明之範圍因而係藉由所附申請專利範圍指示，而非前述說明，且於申請專利範圍之等化物之意義及範圍內之所有改變係意欲被包含於其內。

20．．．基材

22．．．陽極

24．．．光活性層

26．．．陰極

第1圖例示一代表性之本體異質接面(BHJ)有機光伏裝置(亦稱為太陽能電池)之結構，其可併納一或多種本教示之化合物作為基光保護層(作為供體及/或受體材料)。

第2圖顯示具有一併納本發明教示之代表性共聚物之活性層之下閘極薄膜電晶體裝置之轉換圖，其中，V_sd 係-60V。

第3圖顯示具有如下之一摻合異質接面層之某些光伏裝置之代表性電流密度-電壓圖(a)一自本教示之共聚物及C₆₀ PCBM之混合物製備之薄(~100nm)活性層，(b)一自本教示之共聚物及C₆₀ PCBM之混合物製備之厚(~250nm)活性層，(c)一自本教示之共聚物C₇₀ PCBM之混合物製備之薄(~100nm)活性層，(d)一自本教示之共聚物及C₇₀ PCBM之混合物製備之厚(~250nm)活性層。

第4圖顯示第3圖所述之四種裝置之代表性EQE-光譜：(左)併納C₆₀ PCBM作為受體之裝置，(右)併納C₇₀ PCBM作為受體之裝置。

20．．．基材

22．．．陽極

24．．．光活性層

26．．．陰極

Claims (15)

1. 一種電子、光學或光電子裝置，包含：一第一電極，一第二電極，及一置於該第一電極與該第二電極間之半導體組件，該半導體組件包含一無規共聚物，其具有下述化學式： 其中，每一M係選擇性經取代之2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基基團；R¹ 、R² 、R³ 及R⁴ 之每一者獨立地係選自H及-L-R，其中：L於每一出現獨立地係選自O、S，及一共價鍵；且R於每一出現獨立地係C_1-40 烷基基團；R⁷ 於每一出現獨立地係選自C_1-40 烷基基團、C_1-40 鹵烷基基團、C_1-40 烷氧基基團，及C_1-40 烷硫基基團；且x及y係表示莫耳分率之實數，其中，0.1x0.9，0.1y0.9，且x及y之總和係1。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，M係： ，以及其中R⁵ 及R⁶ 係H或C_1-40 烷基基團。
3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該無規共聚物具有下述化學式： 其中，R⁵ 及R⁶ 獨立地係H或C_1-40 烷基基團；每一R⁷ 係C_1-40 烷基基團或C_1-40 烷氧基基團；且R¹ 、R² 、R³ 、R⁴ 、x及y係如申請專利範圍第1項中所界定。
4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中，R¹ 及R² 係選自C_1-40 烷基基團及C_1-40 烷氧基基團，且R³ 及R⁴ 之每一者係H。
5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該無規共聚物具有一選自下述之化學式： 及 其中，R、R⁷ 、x及y係如申請專利範圍第1項中所界定。
6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中，R係分支之C_6-20 烷基基團，R⁷ 係線性之C_6-20 烷基基團，且x及y係代表莫耳分率之實數，其中，0.2x0.8，0.2y0.8，且x及y之總和係1。
7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該無規共聚物具有一選自如下之化學式： 及 其中，R、R⁷ 、x及y係如申請專利範圍第1項中所界定。
8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中，R係分支之C_6-20 烷 基基團，R⁷ 係線性之C_6-20 烷基基團，且x及y係代表莫耳分率之實數，其中，0.2x0.8，0.2y0.8，且x及y之總和係1。
9. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中，0.5x0.9，0.1y0.5，且x及y之總和係1，以及其中該無規共聚物具有一在從10至10,000之範圍內的聚合度(n)。
10. 如申請專利範圍第1-9項中任一項之裝置，係建構為一包含一陽極、一陰極，及於該陽極與該陰極間之半導體組件之有機光伏裝置。
11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，該有機光伏裝置係一能展現功率轉換效率係至少4%之本體異質接面的光伏裝置。
12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中，該半導體組件係光活性且包含一摻合物材料，其中無規共聚物係存在於摻合物材料內，以及有作為一電子供體的功能，且該摻合物材料進一步包含一電子受體材料。
13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中，該電子受體材料係富勒烯或一其衍生物。
14. 如申請專利範圍第1-9項中任一項之裝置，係建構為一有機發光二極體或一有機電晶體，該有機發光二極體包含一基材、一陽極、一陰極，及於該陽極與該陰極間之半導體組件，該有機電晶體則進一步包含一第三電極及一介電組件，其中，該半導體組件係與該第一電極及該第三電極接觸，且該介電組件係於一側上與該半導體組件 接觸且於相反側上與該第二電極接觸。
15. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中，該有機電晶體係一有機發光電晶體。