Synthese von Low-Bandgap Donor-Akzeptor- Copolymeren durch Direkt-C-H-Arylierungs- Polykondensation

Die Direktarylierungs-Polykondensation (DArP) stellt eine neuartige und vielversprechende Alternative zu den klassischen Aryl-Aryl- Kupplungsmethoden, wie z.B. der Stille- oder Suzuki-Miyaura-Kreuzkupplung, zur Synthese konjugierter Polymere dar. Die Methode kommt ohne Funktionalisierung der Monomere mit teuren metallorganischen Verbindungen aus und erfordert keine langwierigen Reinigungsverfahren. Die Herstellung der Polymere uber diese Methode ist daher weniger aufwendig, kostengunstiger und verhindert die Verwendung und Entstehung toxischer, metallorganischer (Neben-)Produkte. Im Rahmen dieser Dissertation wurden aus der Literatur bekannte, in Solarzellenanwendungen hocheffiziente, konjugierte Copolymere uber Direktarylierungs-Polykondensation hergestellt und mit denen uber die "traditionellen" Synthesemethoden synthetisierten alternierenden Copolymere verglichen. Durch die Auswahl geeigneter Katalysatoren, Liganden sowie Additiven und Losemitteln wurde die Selektivitat der Kreuzkupplung fur die strukturell ahnlichen Polymere hinsichtlich der Bildung von ungewunschten Homokupplungsdefekten optimiert. Der Fokus fur die Optimierung der Reaktionsbedingungen wurde anfanglich auf die beiden Copolymere PBTff4T-2OD und PffBT4T-2OD gelegt. Im weiteren Verlauf wurden die ermittelten Reaktionsparameter auf die Kondensationsreaktionen zur Darstellung der Copolymere PBnDT-DTffBT, PBDT-DTffBT und PBDB-T ubertragen. Zu Beginn wurden die in der Literatur beschriebenen Reaktionsparameter von Ozawa bzw. Fagnou und Mitarbeitern und deren Weiterentwicklungen durch andere Arbeitsgruppen angewendet. Weiterfuhrend wurden neu designte, sterisch anspruchsvolle Phosphin-Liganden nach Leclerc angewendet. Die D-A- basierten Copolymere zeigen fur PBTff4T-2OD, PffBT4T-2OD und PBnDT-DTffBT vergleichbare optische Eigenschaften mit den Referenzmaterialien aus der Literatur. Fur die anderen Polymere PBDT-DTffBT und PBDB-T wurden jedoch durch strukturelle Defekte (z.B. Homokupplungsdefekte) in der Polymerkette ein unterschiedliches Absorptionsverhalten beobachtet. Das Aggregationsverhalten der Polymerketten reagierte dabei besonders empfindlich auf die Anwesenheit solcher Defekte. Die elektronischen Eigenschaften der Copolymere wurde durch den Einbau in invertierte, organische Solarzellen untersucht. Hierbei zeigten sich fur alle Polymere geringe Effizienzen im Vergleich zu den in der Literatur beschriebenen Solarzell-Bauelementen mit gleichem Aufbau.