Kunststoffe sind seit langem für ihre Lösungsverarbeitung, ihr geringes Gewicht, ihre Haltbarkeit, Flexibilität und ihre ausgezeichneten thermischen und elektrischen Isoliereigenschaften bekannt. Massenkunststoffe wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid sind für elektrische Isolier- und Verpackungsanwendungen weit verbreitet. Die bahnbrechenden Entdeckungen der drei herausragenden Wissenschaftler MacDiarmid, Heeger und Shirakawa im Jahr 1977, dass eine selektive Gruppe dotierter Polymere, die eine delokalisierte π-Konjugation besitzen, wie Metalle leiten kann, haben jedoch die Sicht auf Polymere grundlegend verändert – von isolierenden „Kunststoffen“ zu „elektrisch (halb-)leitenden Funktionsmaterialien“ [1].

Das wesentliche Strukturmerkmal für ein (halb-)leitendes Polymer ist, dass es ein erweitertes π-konjugiertes System (abwechselnde Einfach- und Doppel-(dreifach-)bindungen) aufweisen sollte, wie für Polyacetylen in Abb. 1 gezeigt. Solche Polymere mit diesem besonderen Strukturmerkmal werden als konjugierte Polymere (CPs) bezeichnet. Eine geeignete Oxidation oder Reduktion eines solchen konjugierten Polymers kann dann zur Bildung von mobilen Ladungsträgern führen, die sowohl entlang der Polymerkette als auch zwischen den Ketten wandern und einen Polymerfilm elektrisch leitfähig machen, was in Abb. 1 schematisch dargestellt ist.

Diese ersten Entwicklungen läuteten eine neue Ära der Kunststoffelektronik ein, in der polymere Halbleiter in die konventionellen Halbleitertechnologien eintraten, die Hochburgen der etablierten anorganischen Halbleiter wie Silizium waren. Bald, 1992, berichteten Sariciftci et al. über eine Polymer-Heteroübergangssolarzelle mit Fulleren (C60) und einem konjugierten Polymer (MEH-PPV: Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenvinylen]). [5]. Darauf folgte eine Bulk-Polymer-Heteroübergangszelle, über die Yu 1995 berichtete. [6] Im selben Jahr demonstrierten Halls et al. effiziente Photodioden unter Verwendung von Mischungen aus zwei konjugierten Polymeren, MEH-PPV und CN-PPV. [7]

Die nächsten zwei Jahrzehnte von 1990 bis 2010 brachten enorme Entwicklungen im Bereich des synthetischen Designs/Strategien und der Implementierung von neuartigen konjugierten Polymeren als aktive Materialien in OLEDs, OFETs, organischer Photovoltaik (OPVs) und in jüngerer Zeit in der Thermoektrik und Bioelektronik [8]. Durch das spezifische Design und die Synthese neuartiger konjugierter Polymere für eine gewünschte Anwendung und ein Maßschneidern der Art des Ladungstransports, wie z. B. elektronischer oder gemischt ionischer/elektronischer Transport, hat das Gebiet der konjugierten Polymere heute einen dramatischen Fortschritt erfahren [9]. Einerseits bieten hochdotierte leitende Polymere Möglichkeiten für Elektrodenmaterialien für diverse Anwendungen. Andererseits sind gut definierte konjugierte Polymerhalbleiter mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit für Dünnfilmtransistoranwendungen, OLEDs und OPVs nützlich.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat die zweite Generation von konjugierten Polymeren, die auf der synthetischen Strategie der alternierenden Donor-Akzeptor(D-A)-Struktur basieren, neue Polymere mit niedriger Bandlücke und sehr hoher Ladungsträgerbeweglichkeit hervorgebracht, was den Bereich der OPVs völlig revolutioniert hat. In ähnlicher Weise sind konjugierte Polymere, die mit minimalem Verlust der Seebeck-Koeffizienten auf hohe elektrische Leitfähigkeiten dotiert werden können, für Anwendungen zur Umwandlung von Abwärmeenergie in Strom, wie z. B. in Thermoelektrikbauelementen, attraktiv. Polymer-Thermoelektrika sind insbesondere für Anwendungen mit geringer Leistung interessant, bei denen die inhärent niedrige Wärmeleitfähigkeit von Polymeren durch Dotierung optimal mit einer merklichen elektrischen Leitfähigkeit kombiniert werden kann. Darüber hinaus sind nicht-konventionelle Bauelementgeometrien und innovative Anwendungsfelder wie flexible und implantierbare Bauelemente realisierbar.

In jüngster Zeit erfreuen sich gemischte Ionen-Elektronen halbleitende Polymere, die sowohl Ionen als auch Elektronen leiten können, für bioelektronische Bauelemente wie Biosensoren eines enormen Interesses.  Diese Bauelemente können biologische Prozesse mit der elektronischen Ausgabe in konventioneller Elektronik verbinden und können helfen, biochemische Veränderungen im Körper mit Hilfe implantierbarer Körpersensoren und Mikroelektroden zu analysieren und überwachen.