CN105473635B - 共聚物和包含其的有机太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了共聚物和包含其的有机太阳能电池，所述共聚物包含第一单元、第二单元和第三单元，其中所述共聚物在苯并二噻吩主链(其为第一单元)的侧链中包含共轭结构(L1和L2)。

Description

共聚物和包含其的有机太阳能电池
技术领域
本说明书要求于2014年2月14日在KIPO提交的韩国专利申请第10-2014-0017223号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本说明书涉及共聚物和包含其的有机太阳能电池。
背景技术
有机太阳能电池是可通过应用光伏效应将太阳能直接转换为电能的器件。根据构成薄膜的材料，太阳能电池可分类为无机太阳能电池和有机太阳能电池。典型的太阳能电池通过掺杂作为无机半导体的结晶硅(Si)经由p-n结来制造。由于光吸收而产生的电子和空穴扩散至p-n结点，在通过电场加速的同时移动至电极。该过程的功率转换效率定义为提供至外电路的电功率与进入太阳能电池的太阳能功率之比，并且当在目前标准化的虚拟太阳辐照条件下测量时该效率已达约24％。然而，由于相关技术中的无机太阳能电池在经济可行性以及材料需求和供应方面有所限制，所以容易加工、廉价且具有各种功能性的有机半导体太阳能电池作为长期替代能源已受到了关注。
对于太阳能电池来说，重要的是提高效率使得由太阳能输出尽可能多的电能。为了提高该太阳能电池的效率，在半导体内部生成尽可能多的激子很重要，而将所生成的电荷带出到外部而不损失同样很重要。电荷损失的原因之一是所生成的电子和空穴由于复合所致而湮灭。已建议了多种方法以将所生成的电子和空穴传递至电极而不损失，但是大多数情况下都需要额外的过程，并因此可使制造成本增加。
发明内容
技术问题
本说明书的一个目的是提供共聚物和包含其的有机太阳能电池。
技术方案
本说明书提供了一种共聚物，其包含：由下式1表示的第一单元；由下式2表示的第二单元；以及由下式3表示的第三单元；
[式1]
[式2]
[式3]
在式1至3中，
a和b各自为1至3的整数，
当a为2或更大时，两个或更多个L1彼此相同或不同，
当b为2或更大时，两个或更多个L2彼此相同或不同，
L1和L2彼此相同或不同，并且各自独立地具有共轭结构，
R1和R2彼此相同或不同，并且作为在L1和L2的共轭结构中取代的取代基，各自独立地为选自以下中的一种或两种或更多种：氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羟基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫氧基；经取代或未经取代的芳基硫氧基；经取代或未经取代的烷基亚砜基；经取代或未经取代的芳基亚砜基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基。
X1和X2彼此相同或不同，并且各自独立地为CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se或Te，以及
R、R’和R3至R5彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羟基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫氧基；经取代或未经取代的芳基硫氧基；经取代或未经取代的烷基亚砜基；经取代或未经取代的芳基亚砜基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基。
此外，本说明书提供了一种有机太阳能电池，其包括：第一电极；设置成面向第一电极的第二电极；以及布置在第一电极与第二电极之间且包含光活性层的包含一个或更多个层的有机材料层，其中所述有机材料层的一个或更多个层包含上述共聚物。
有益效果
本说明书的共聚物可用作用于有机太阳能电池的有机材料层的材料，并且包含所述共聚物的有机太阳能电池可在开路电压和短路电流增加和/或效率增加等方面表现出优异特性。
根据本说明书一个示例性实施方案的共聚物具有深HOMO能级、小带隙和高电荷迁移率，并因此可表现出优异的特性。根据本说明书一个示例性实施方案的聚合物可单独使用或以与其他材料的混合物形式用于有机太阳能电池中，可增强器件的效率并可且由于化合物的热稳定性所致可增强器件的寿命特性。
附图说明
图1是说明根据本说明书一个示例性实施方案的有机太阳能电池的视图。
＜附图标记说明＞
101：基底
102：第一电极
103：空穴传输层
104：光活性层
105：第二电极
具体实施方式
下文中，将详细地描述本说明书。
在本说明书中，“单元”意指共聚物单体中包含的重复结构，以及其中所述单体通过聚合与共聚物键合的结构。
在本说明书中，“包含……单元”的含义意指所述单元包含在聚合物的主链中。
根据本说明书示例性实施方案的共聚物包含：由式1表示的第一单元；由式2表示的第二单元和由式3表示的第三单元。
根据本说明书示例性实施方案的共聚物由三种单体制备。在这种情况下，合成方案变得简单，使得易于合成该共聚物。
根据本说明书示例性实施方案的共聚物是无规共聚物。在无规共聚物的情况下，由于结晶度减小，因而非晶程度增加，使得可以确保对热的长期稳定性，并且制造包含共聚物的器件和模块的过程变得容易。
在所述共聚物中，第一单元、第二单元和第三单元中的每一种的摩尔比不受特别的限制。
相对于第一单元、第二单元和第三单元的摩尔数总和，第一单元和第三单元之和的摩尔比可为0.5或更大。换言之，当第一单元、第二单元和第三单元的摩尔数总和限定为1时，第一单元和第三单元的摩尔数之和的摩尔比可为0.5或更大。
此外，由于溶解度可通过调整无规共聚物中共聚物之间的比率而容易地调整，因此可容易地提供适合于制造有机太阳能电池的方法的溶解度，从而制造具有高效率的有机太阳能电池。
在本说明书的示例性实施方案中，包含第一单元、第二单元和第三单元的共聚物具有深的最高占据分子轨道(HOMO)能级和高电荷迁移率，因而适合作为有机太阳能电池的电子供体材料。
此外，在本说明书的示例性实施方案中，第一单元被L1和L2取代，因而包含在其侧链中的共轭结构。在此情况下，根据本说明书的示例性实施方案的共聚物可具有减小带隙和/或增加吸光量的效应。
有机太阳能电池中所使用的侧链中的变化改变物理和化学特性，例如用作整体电子供体的聚合物的溶解度，以及当共聚物单独或在与电子受体混合的材料被涂覆在有机太阳能电池上时呈膜形式包含于有机太阳能电池中时，该膜的形态可调整，从而大幅影响有机太阳能电池的效率。
关于上述内容，可在Clement Cabanetos、Abdu lrahman El Labban、JonathanA.Bartelt、Jessica D.Douglas、William R.Mateker、Jean M.J.Frechet、MichaelD.McGehee和Pierre M.Beaujuge的J.Am.Chem.Soc.，2013，135(12)，第4656-4659页中确认，具有相同主链的电子供体聚合物根据其侧链变化可具有最高至200％的效率差异。
将作为侧链的共轭结构(L1和L2)引入根据本说明书的示例性实施方案的共聚物，从而导致带隙降低、电荷迁移率提高、在可见光区的广区中所吸收的光量增加，和/或分子的平面性提高。在此情况下，分子之间的相互作用增加并且层良好地堆叠，从而提高有机太阳能电池的效率。
然而，当在另一位置取代该共轭结构(其中未充分考虑主链的平面性)时，主链的平面性可能劣化，并且效率可能降低。此外，当将共轭结构引入共聚物的侧链(其中未充分考虑主链的平面性)时，整体共聚物的溶解度降低，使得该聚合物可能不适合作为有机太阳能电池的电子供体材料。
对于根据本说明书的示例性实施方案的共聚物，共轭结构可以引入式1的L1和L2的位置，这不会因聚合物的位阻而影响主链的平面性，从而提高分子的平面性以及效率，同时保持可应用于器件的共聚物的适当溶解度。
因此，根据本说明书的示例性实施方案，包含第一单元、第二单元和第三单元的共聚物(其中第一单元的侧链包含共轭结构(L1和L2))可作为器件中的电子供体材料包含在其中，包含该共聚物的器件可实现高效率。
此外，根据本说明书的示例性实施方案的共聚物实现了高效率，同时具有适合的溶解度，因而在制造器件期间具有在时间和/或成本方面的经济优点。
根据本说明书的示例性实施方案的共聚物可仅由以下构成：由式1表示的第一单元；由式2表示的第二单元；和由式3表示的第三单元。换言之，该共聚物可以不进一步包含不包括在由式1表示的第一单元；由式2表示的第二单元；和由式3表示的第三单元中的重复单元。
在本说明书的示例性实施方案中，共聚物包含由下式4表示的单元。
[式4]
在式4中，
a、b、L1、L2、X1、X2和R1至R5与上文限定的那些相同，
X1’与X1相同或不同，并且各自独立地与X1的限定相同，
R3’与R3相同或不同，并且各自独立地与R3的限定相同，
l是摩尔比，并且0＜l＜1，
m是摩尔比，并且0＜m＜1，
l+m＝1，以及
o是整数，0＜o＜1000。
取代基的实例将在下文描述，但不限于此。
在本说明书中，意指与共聚物主链连接的位点，或者与另一取代基连接的位点。
在本说明书中，术语“经取代或未经取代的”意指不含取代基，或者被选自以下的一种或更多种取代基所取代：氘；卤素基团；烷基；烯基；烷氧基；环烷基；甲硅烷基；芳基烯基；芳氧基；烷基硫氧基；烷基亚砜基；芳基亚砜基；硼基；烷基胺基；芳烷基胺基；芳基胺基；杂芳基；芳基胺基；芳基；腈基；硝基；羟基；以及包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基。
所述取代基可以未经取代或被另外的取代基所取代。
在本说明书中，卤素基团可为氟、氯、溴或碘。
在本说明书中，酰亚胺基的碳原子数没有特别限制，但是优选为1至25。具体地，酰亚胺基可为具有以下结构的化合物，但是不限于此。
在本说明书中，对于酰胺基，酰胺基的氮可以被选自以下中的一个或两个所取代：氢，具有1至25个碳原子的直链、支化或环状烷基，或者具有6至25个碳原子的芳基。具体地，酰胺基可为具有以下结构的化合物，但是不限于此。
在本说明书中，烷基可为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但是优选为1至50。其具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3，3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2，2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1，1-二甲基-丙基、异己基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本说明书中，环烷基没有特别限制，但是优选为具有3至60个碳原子的环烷基，并且其具体实例包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2，3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2，3-二甲基环己基、3，4，5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等，但不限于此。
在本说明书中，烷氧基可为直链、支化的或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制，但是优选为1至20。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、异丙基氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3，3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、苄氧基、对甲基苄氧基等，但不限于此。
在本说明书中，烯基可为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但是优选为2至40。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1，3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2，2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2，2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、芪基、苯乙烯基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基可为单环芳基或多环基团，并且碳原子数不受限制，但是可为6至50。当芳基为单环芳基时，芳基可为苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。当芳基为多环芳基时，其具体实例包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基、芴基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基可意指芳族环。
在本说明书中，芴基可被取代，并且相邻的取代基可彼此结合以形成环。
当芴基是被取代的时，芴基可为 等。但是，芴基不限于此。
在本说明书中，甲硅烷基的具体实例包括三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基胺基的实例包括经取代或未经取代的单芳基胺基、经取代或未经取代的二芳基胺基、或者经取代或未经取代的三芳基胺基。芳基胺基中的芳基可为单环芳基或多环芳基。具有两个或更多个芳基的芳基胺基可包括单环芳基、多环芳基，或者同时包含单环芳基和多环芳基。
芳基胺基的具体实例包括苯胺基、萘胺基、联苯胺基、蒽胺基、3-甲基-苯胺基、4-甲基-萘胺基、2-甲基-联苯胺基、9-甲基-蒽胺基、二苯胺基、苯基萘胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、咔唑基、三苯基胺基等，但不限于此。
在本说明书中，杂环基是包含O、N和S中的一者或更多者作为杂元素的杂环基，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为2至60个。杂环基的实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、噻唑基、异唑基、二唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、苯并噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本说明书中，芳氧基、芳基硫氧基、芳基亚砜基和芳烷基胺基中的芳基与上述芳基的实例相同。具体地，芳氧基的实例包括苯氧基、对甲苯氧基、间甲苯氧基、3，5-二甲基-苯氧基、2，4，6-三甲基苯氧基、对叔丁基苯氧基、3-联苯氧基、4-联苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲基-1-萘氧基、5-甲基-2-萘氧基、1-蒽氧基、2-蒽氧基、9-蒽氧基、1-菲氧基、3-菲氧基、9-菲氧基等，芳基硫氧基的实例包括苯基硫氧基、2-甲基苯基硫氧基、4-叔丁基苯基硫氧基等，芳基亚砜基的实例包括苯亚砜基、对甲苯亚砜基等，但是芳基亚砜基不限于此。
在本说明书中，杂芳基胺基中的杂芳基可选自上述杂环基的实例。
在本说明书中，烷基硫氧基和烷基亚砜基中的烷基与上述烷基的实例相同。具体地，烷基硫氧基的实例包括甲基硫氧基、乙基硫氧基、叔丁基硫氧基、己基硫氧基、辛基硫氧基等，而烷基亚砜基的实例包括甲基磺酰基、乙基亚砜基、丙基亚砜基、丁基亚砜基等，但是烷基硫氧基不限于此。
在本说明书的示例性实施方案中，共轭结构包括：亚芳基；包含N、O、S、Se、Te、Ge和P原子中的一者或更多者的芳族杂环基；或者一个或两个或更多个亚乙烯基。
在本说明书中，芳族杂环基为二价单环或多环杂环基，可选自上述杂环基的实例，且不限于此。
此外，在本说明书中，亚芳基为二价单环或多环烃环基，可选自上述芳基的实例，且不限于此。
在本说明书中，包含一个或两个或更多个亚乙烯基为包含一个或更多个亚乙烯基的直链或环状原子，并且包括其中交替呈现双键和单键并且包含一个或两个或更多个亚乙烯基的结构。
在本说明书的示例性实施方案中，R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的直链或支化烷基；或者经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的直链或支化烷氧基。
在本说明书的示例性实施方案中，R3至R5彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；或者经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的直链或支化烷基。
在本说明书的示例性实施方案中，X1为S。
在另一示例性实施方案中，X1’为S。
在本说明书的示例性实施方案中，X2为S。
在另一示例性实施方案中，R1为经取代或未经取代的烷基。
在又一示例性实施方案中，R1为经取代或未经取代的支化烷基。
在本说明书的示例性实施方案中，R1为2-乙基己基。
在本说明书的示例性实施方案中，R1为经取代或未经取代的烷氧基。
在本说明书的示例性实施方案中，R1为支化烷氧基。
在另一示例性实施方案中，R1为2-乙基己氧基。
在本说明书的示例性实施方案中，R2为经取代或未经取代的烷基。
在另一示例性实施方案中，R2为经取代的或支化的烷基。
在又一示例性实施方案中，R2为2-乙基己基。
在本说明书的示例性实施方案中，R2为经取代或未经取代的烷氧基。
在另一示例性实施方案中，R2为支化烷氧基。
在本说明书的示例性实施方案中，R2为2-乙基己氧基。
在本说明书的示例性实施方案中，R3为经取代或未经取代的烷基。
在另一示例性实施方案中，R3为直链烷基。
在本说明书的示例性实施方案中，R3为十二烷基。
在本说明书的示例性实施方案中，R3为辛基。
在本说明书的示例性实施方案中，R3’为经取代或未经取代的烷基。
在另一示例性实施方案中，R3’为直链烷基。
在又一示例性实施方案中，R3’为辛基。
在本说明书的示例性实施方案中，R4为氢。
在另一示例性实施方案中，R5为氢。
在本说明书的示例性实施方案中，L1为亚芳基。
在另一示例性实施方案中，L1为亚苯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L1为包含N、O和S原子中的一者或更多者的二价芳族杂环基。
在另一示例性实施方案中，L1为包含一个或更多个S原子的二价芳族杂环基。
在又一示例性实施方案中，L1为噻吩基。
在本说明书的示例性实施方案中，L1包含一个或两个或更多个亚乙烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L1为亚烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L1为亚乙烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，a为1。
在本说明书的示例性实施方案中，a为3。
在本说明书的示例性实施方案中，(L1)a为二(噻吩-2-基)乙烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L2为亚芳基。
在另一示例性实施方案中，L2为亚苯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L2为包含N、O和S原子中的一者或更多者的二价芳族杂环基。
在另一示例性实施方案中，L2为包含一个或更多个S原子的二价芳族杂环基。
在又一示例性实施方案中，L2为噻吩基。
在本说明书的示例性实施方案中，L2包含一个或两个或更多个亚乙烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L2为亚烷烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，L2为亚乙烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，b为1。
在本说明书的示例性实施方案中，b为3。
在本说明书的示例性实施方案中，(L2)b为二(噻吩-2-基)乙烯基。
在本说明书的示例性实施方案中，共聚物为由下式1-1至1-5中的任一个表示的共聚物。
[式1-1]
[式1-2]
[式1-3]
[式1-4]
[式1-5]
在式1-1至1-5中，l、m和o的定义与上文限定的相同。
在本说明书的示例性实施方案中，l为0.5。
在另一示例性实施方案中，m为0.5。
在本说明书的示例性实施方案中，共聚物的端基为杂环基或芳基。
在本说明书的示例性实施方案中，共聚物的端基为4-(三氟甲基)苯基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，共聚物的数均分子量优选为500g/mol至1000000g/mol。优选地，共聚物的数均分子量优选为10000至100000。在本说明书的一个示例性实施方案中，共聚物的数均分子量为30000至70000。
根据本说明书的一个示例性实施方案，共聚物的分子量分布可为1至100。优选地，共聚物的分子量分布为1至3。
分子量分布越低并且数均分子量变得越大，则电气特性和机械特性变得越好。
此外，数均分子量优选为100,000或更小以使得共聚物具有预定溶解度或更大溶解度并因此有利地应用溶液施用方法。
共聚物可基于稍后将描述的制备实施例来制备。
将溶剂、源自由式1至3表示的第一单元至第三单元的三种单体、以及催化剂放入反应器中，使所得混合物通过Suzuki偶联反应、Stille偶联反应或其它各种反应来进行反应，并且进行封端。
反应之后，将混合物冷却至室温并且倒入甲醇中，过滤固体并且用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后共聚物可通过使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并且过滤固体来制备。
根据本说明书的共聚物可通过多步化学反应来制备。单体可通过烷基化反应、Grignard反应、Suzuki偶联反应、Stille偶联反应等来制备，然后最终共聚物可通过碳-碳偶联反应如Stille偶联反应来制备。当待引入的取代基是硼酸或硼酸酯化合物时，共聚物可通过Suzuki偶联反应来制备；当待引入的取代基是三丁基锡化合物时，共聚物可通过Stille偶联反应来制备，但是化学反应不限于此。
本说明书的一个示例性实施方案提供了一种有机太阳能电池，其包括：第一电极；设置成面向第一电极的第二电极；以及布置在第一电极与第二电极之间且包括光活性层的具有一个或更多个层的有机材料层，其中所述有机材料层的一个或更多个层包含所述共聚物。
根据本说明书一个示例性实施方案的有机太阳能电池包括第一电极、光活性层和第二电极。所述有机太阳能电池可进一步包括基底、空穴传输层和/或电子传输层。
在本说明书的一个示例性实施方案中，当有机太阳能电池接受来自外部光源的光子时，在电子供体与电子受体之间生成电子和空穴。所生成的空穴通过电子供体层传输至正电极。
在本说明书的一个示例性实施方案中，有机材料层包括空穴传输层、空穴注入层、或同时传输和注入空穴的层；空穴传输层、空穴注入层、或同时传输和注入空穴的层包含所述共聚物。
在另一个示例性实施方案中，有机材料层包括电子注入层、电子传输层、或同时注入和传输电子的层；电子注入层、电子传输层、或同时注入和传输电子的层包含所述共聚物。
在本说明书的一个示例性实施方案中，当有机太阳能电池接受来自外部光源的光子时，在电子供体与电子受体之间生成电子和空穴。所生成的空穴通过电子供体层传输至阳极。
在本说明书的一个示例性实施方案中，有机太阳能电池还可包含选自以下的一个或两个或更多个有机材料层：空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电荷产生层、电子阻挡层、电子注入层和电子传输层。
在本说明书的一个示例性实施方案中，有机太阳能电池还可包含另外的有机材料层。有机太阳能电池可通过使用同时具有多种功能的有机材料来减少其中有机材料层的数目。
在本说明书的一个示例性实施方案中，在有机太阳能电池中，可按阴极、光活性层和阳极的顺序布置，以及可按阳极、光活性层和阴极的顺序布置，但是所述顺序不限于此。
在另一个示例性实施方案中，在有机太阳能电池中，还可按阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和阴极的顺序布置，以及还可按阴极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和阳极的顺序布置，但是所述顺序不限于此。
在又一个示例性实施方案中，在光活性层与空穴传输层之间或者在光活性层与电子传输层之间可设置有缓冲层。在这种情况下，在阳极与空穴传输层之间可进一步设置有空穴注入层。此外，在阴极与电子传输层之间可进一步设置有电子注入层。
在本说明书的一个示例性实施方案中，光活性层包含选自电子供体和电子受体的一种或两种或更多种，并且电子供体包含所述共聚物。
在本说明书的一个示例性实施方案中，电子受体材料可选自：富勒烯、富勒烯衍生物、浴铜灵、半导体单质、半导体化合物及其组合。具体地，电子受体材料可为苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)或苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)。
在本说明书的一个示例性实施方案中，电子供体和电子受体构成本体异质结(BHJ)。电子供体材料和电子受体材料可以1∶10至10∶1的比(重量/重量)混合。特别地，电子供体材料和电子受体材料可以1∶1至1∶10的比(重量/重量)混合，更特别地，电子供体材料和电子受体材料可以1∶1至1∶5的比(重量/重量)混合。必要时，电子供体材料和电子受体材料可以1∶1至1∶3的比(重量/重量)混合。
在本说明书的一个示例性实施方案中，光活性层具有包含n型有机材料层和p型有机材料层的双层薄膜结构，p型有机材料层包含所述共聚物。
在本说明书中，基底可为具有优异的透明度、表面平滑性、易操作性和耐水性的玻璃基底或透明塑料基底，但不限于此，并且不受限制，只要该基底是通常用于有机太阳能电池的基底即可。其具体实例包括玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰基纤维素(TAC)等，但不限于此。
阳极电极可由透明的且具有优异导电性的材料制成，但不限于此。阳极电极的实例包括：金属如钒、铬、铜、锌和金、或者其合金；金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、和氧化铟锌(IZO)；金属和氧化物的组合如ZnO：Al或SnO2：Sb；以及导电聚合物如聚(3-甲基噻吩)、聚[3，4-(亚乙基-1，2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等，但不限于此。
形成阳极电极的方法不受特别限制，但是阳极电极可例如通过使用溅射、电子束、热沉积、旋涂、丝网印刷、喷墨印刷、刮涂或凹版印刷法来施加至基底的一个表面上，或者以膜形式进行涂覆来形成。
当阳极电极形成在基底上时，可使阳极电极经历清洗、除水和亲水改性的过程。
例如，将图案化ITO基底用清洗剂丙酮和异丙醇(IPA)按顺序清洗，在加热板上于100℃至150℃下干燥1至30分钟，优选地于120℃下干燥10分钟以除水，并且在彻底清洗基底时，基底的表面被亲水改性。
接合表面电势可通过上述的表面改性保持在适用于光活性层的表面电势的水平。此外，在改性期间，在阳极电极上容易地形成聚合物薄膜，并且还可提高薄膜的品质。
阳极电极的预处理技术的实例包括：a)使用平行板型放电的表面氧化法，b)通过在真空状态中使用UV(紫外)射线产生的臭氧来氧化表面的方法，以及c)使用由等离子体产生的氧自由基的氧化方法，等等。
可根据阳极电极或基底的状态来选择所述方法之一。然而，即便在使用任一种方法时，通常优选的是，防止阳极电极或基底的表面上的氧离开并尽可能多地抑制水分和有机材料残留。在这种情况下，可使预处理的实际效果最大化。
作为具体实例，可使用通过使用UV产生的臭氧来氧化表面的方法。在这种情况下，在超声清洗后，将图案化ITO基底在热板上烘烤并使其完全干燥，然后将其引入室中，可凭借通过运行UV灯使氧气与UV光反应产生的臭氧来清洗ITO基底。
然而，本说明书中图案化ITO基底的表面改性方法无需受到特别限制，并且可使用任何方法，只要该方法是氧化基底的方法即可。
阴极电极可为具有小的功函数的金属，但不限于此。其具体实例包括：金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或其合金；以及多层材料如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al：Li、Al：BaF2和Al：BaF2：Ba，但不限于此。
阴极电极可在显示5×10-7托或更小的真空度的热蒸发器内沉积并形成，但不限于该方法。
空穴传输层和/或电子传输层材料起到将在光活性层中分离的电子和空穴有效传输至电极的作用，但材料不受特别限制。
空穴传输层材料可为掺杂有聚(苯乙烯磺酸)的聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT：PSS)；和氧化钼(MoOx)；氧化钒(V2O5)；氧化镍(NiO)；和氧化钨(WOx)等，但不限于此。
空穴传输层材料可为吸电子金属氧化物，并且其具体实例包括：8-羟基喹啉的金属络合物；包含Alq3的络合物；包含Liq的金属络合物；LiF；Ca；氧化钛(TiOx)；氧化锌(ZnO)；和碳酸铯(Cs2CO3)等，但不限于此。
光活性层可通过以下方法形成：将光活性材料(例如，电子供体和/或电子受体)溶解于有机溶剂中，然后利用诸如以下的方法施用所得溶液：旋涂、浸涂、丝网印刷、喷涂、刮涂和刷涂，但形成方法不限于此。
在以下制备实施例和实施例中将详细地描述共聚物的制备方法和包含所述共聚物的有机太阳能电池的制造。然而，提供以下实施例是为了举例说明本说明书，而不是由此限制本说明书的范围。
具体实施方式
在以下实施例中将具体地描述共聚物的制备方法和包含所述共聚物的有机太阳能电池的制造。然而，提供以下实施例是为了举例说明本说明书，而不是由此限制本说明书的范围。
实施例1.共聚物1的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(2-乙基己基-2-噻吩基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.7g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-十二烷基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.7418g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
实施例2.共聚物2的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(3-((2-乙基己基)氧基)苯基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.7154g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-十二烷基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.7418g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
实施例3.共聚物3的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(5-((E)-2-(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)乙烯基)噻吩-2-基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.8673g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-十二烷基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.7418g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
实施例4.共聚物4的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(2-乙基己基-2-噻吩基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.7g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)硒吩(0.3533g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-十二烷基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.7418g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
实施例5.共聚物5的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(2-乙基己基-2-噻吩基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.7g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-辛基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.6549g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
比较例1.共聚物6的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(2-乙基己氧基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.5976g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-十二烷基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.7418g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
比较例2.共聚物7的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(2-乙基己氧基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.5976g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-十二烷基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.6550g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并使其用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
比较例3.共聚物8的合成
将5ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双十二烷基苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.3410g，0.4000mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.1639g，0.4000mmol)、1，3-二溴-5-(2-乙基己基)噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(0.3387g，0.8000mmol)、14.7mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和19.5mg三-(邻甲苯基)膦放入圆底烧瓶中，并在140℃的条件下反应。
对于该反应，使三丁基-苯基-锡烷(0.26ml，0.8mmol)和溴苯(0.13ml，1.2mmol)在140℃的条件下反应1小时并且进行封端。在反应终止后，使聚合物沉淀并且进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
比较例4.共聚物9的合成
将15ml氯苯、2，6-双(三甲基锡)-4，8-双(2-乙基己基-2-噻吩基)-苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩(0.7g，0.7738mmol)、2，5-双(三甲基甲锡烷基)噻吩(0.3171g，0.7738mmol)、1，3-二溴-5-辛基噻吩并[3，4-c]吡咯-4，6-二酮(1.751g，1.548mmol)、28mg三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和37mg三-(邻甲苯基)膦放入微波反应器瓶中，并在170℃的条件下反应1小时。在将混合物冷却至室温并倒入甲醇中之后，过滤固体并用甲醇、丙酮、己烷和氯仿进行索氏萃取，然后使氯仿部分在甲醇中再次沉淀并过滤出固体。
有机太阳能电池的制备和其特性测量
实验例1：有机太阳能电池的制备-1
将实施例1中制得的共聚物1和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物1-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
实验例2：有机太阳能电池的制备-2
将实施例2中制得的共聚物2和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物2-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
实验例3：有机太阳能电池的制备-3
将实施例3中制得的共聚物3和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物3-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
实验例4：有机太阳能电池的制备-4
将实施例4中制得的共聚物4和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物4-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
实验例5：有机太阳能电池的制备-5
将实施例5中制得的共聚物5和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物5-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
比较实验例1：有机太阳能电池的制备-6
将比较例1中制得的共聚物6和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物6-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
比较实验例2：有机太阳能电池的制备-7
将比较例2中制得的共聚物7和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物7-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
比较实验例3：有机太阳能电池的制备-8
将比较例3中制得的共聚物8和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物8-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
比较实验例4：有机太阳能电池的制备-9
将比较例3中制得的共聚物8和PC61BM以1∶3的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物8-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
比较实验例5：有机太阳能电池的制备-10
将比较例4中制得的共聚物9和PC61BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4.0重量％，并且将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇超声清洗涂覆有ITO的玻璃基底，在用臭氧将ITO表面处理10分钟之后，然后通过以45nm的厚度旋涂PEDOT：PSS(baytromP)，在120℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μm的PP注射器式过滤器过滤共聚物9-PC61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3×10-8托的真空下使Al以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
＜测试实施例1＞
在100mW/cm2(AM 1.5)的条件下测量实验例1至5以及比较实验例1至5中制造的有机太阳能电池的光电转换特性，结果示于下表1中。
[表1]
在表1中，Voc、Jsc、FF和PCE分别意指开路电压、短路电流、填充因子和能量转换效率。开路电压和短路电流分别是电压-电流密度曲线的第四象限中的X轴截距和Y轴截距，并且当这两个值增大时，太阳能电池的效率优选地提高。此外，填充因子是通过用可在曲线内画出的矩形面积除以短路电流与开路电压的乘积所获得的值。当用辐射光的强度除这三个值时，可获得能量转换效率，并且更高的值是优选的。
当实验例1至5与比较实验例1至4相比时，可以确认共聚物主链的侧链包含共轭结构的情况与共聚物主链的侧链不包含共轭结构的情况相比具有更好的有机太阳能电池效率。
此外，当实验例1至5与比较实验例5相比时，可以确认包含本申请的第一单元、第二单元和第三单元的全部的情况与仅包含本申请的第一单元和第三单元的情况相比具有更好的有机太阳能电池效率。

Claims (13)

1.一种共聚物，包含由下式4表示的单元：
[式4]
在式4中，
a和b各自为1至3的整数，
当a为2或更大时，两个或更多个L1彼此相同或不同，
当b为2或更大时，两个或更多个L2彼此相同或不同，
L1和L2彼此相同或不同，并且各自独立地为包括亚苯基或噻吩基的共轭结构，或(L1)a和(L2)b各自独立地为二(噻吩-2-基)乙烯基共轭结构，
R1和R2彼此相同或不同，并且作为在L1和L2的所述共轭结构中取代的取代基各自独立地选自以下中的一种或两种或更多种：氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羟基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫氧基；经取代或未经取代的芳基硫氧基；经取代或未经取代的烷基亚砜基；经取代或未经取代的芳基亚砜基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基，
X1和X2彼此相同或不同，并且各自独立地为CRR’、NR、O、SiRR’、PR、S、GeRR’、Se或Te，
R、R’和R3至R5彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羟基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫氧基；经取代或未经取代的芳基硫氧基；经取代或未经取代的烷基亚砜基；经取代或未经取代的芳基亚砜基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基，
X1’与X1相同或不同，并且各自独立地与X1的限定相同，
R3’与R3相同或不同，并且各自独立地与R3的限定相同，
l是摩尔比，并且0<l<1，
m是摩尔比，并且0<m<1，
l+m＝1，以及
o是整数，0<o<1000。
2.根据权利要求1所述的共聚物，其中R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的直链或支化烷基；或者经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的直链或支化烷氧基。
3.根据权利要求1所述的共聚物，其中R3至R5彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；或者经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的直链或支化烷基。
4.根据权利要求1所述的共聚物，其中所述共聚物的数均分子量为500g/mol至1000000g/mol。
5.根据权利要求1所述的共聚物，其中所述共聚物的分子量分布为1至100。
6.根据权利要求1所述的共聚物，其中所述共聚物为无规共聚物。
7.一种有机太阳能电池，包含：
第一电极；
设置成面向所述第一电极的第二电极；以及
设置在所述第一电极与所述第二电极之间且包含光活性层的包含一个或更多个层的有机材料层，
其中所述有机材料层的一个或更多个层包含根据权利要求1至6中任一项所述的共聚物。
8.根据权利要求7所述的有机太阳能电池，其中所述有机材料层包含空穴传输层、空穴注入层、或同时传输和注入空穴的层，以及
所述空穴传输层、所述空穴注入层、或所述同时传输和注入空穴的层包含所述共聚物。
9.根据权利要求7所述的有机太阳能电池，其中所述有机材料层包含电子注入层、电子传输层、或同时注入和传输电子的层，以及
所述电子注入层、所述电子传输层、或所述同时注入和传输电子的层包含所述共聚物。
10.根据权利要求7所述的有机太阳能电池，其中所述光活性层包含选自电子供体和电子受体中的一种或两种或更多种，并且所述电子供体包含所述共聚物。
11.根据权利要求10所述的有机太阳能电池，其中所述电子供体和所述电子受体构成本体异质结(BHJ)。
12.根据权利要求7所述的有机太阳能电池，其中所述光活性层具有包含n型有机材料层和p型有机材料层的双层薄膜结构，并且所述p型有机材料层包含所述共聚物。
13.根据权利要求7所述的有机太阳能电池，其中所述有机太阳能电池还包含选自以下的一个或两个或更多个有机材料层：空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电荷产生层、电子阻挡层、电子注入层和电子传输层。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101687807B1 (ko) * 2014-10-27 2017-01-02 주식회사 엘지화학 유기 태양전지용 잉크 조성물 및 이를 이용한 유기 태양전지 제조방법
KR101968899B1 (ko) * 2016-01-27 2019-04-15 주식회사 엘지화학 공중합체 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
KR102116162B1 (ko) * 2016-03-11 2020-05-27 주식회사 엘지화학 유기 태양전지 및 이의 제조방법
KR102074550B1 (ko) * 2016-09-13 2020-02-06 주식회사 엘지화학 공중합체 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
CN110168762B (zh) * 2017-06-23 2023-05-19 株式会社Lg化学 有机太阳能电池
JP6812628B2 (ja) * 2018-03-09 2021-01-13 エルジー・ケム・リミテッド 有機太陽電池の有機物層用組成物および有機太陽電池
CN113831509B (zh) * 2020-06-23 2022-09-23 南开大学 可溶液处理的共价有机框架材料及其制备方法和用途

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8008421B2 (en) * 2006-10-11 2011-08-30 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic cell with silole-containing polymer
US8008424B2 (en) * 2006-10-11 2011-08-30 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic cell with thiazole-containing polymer
WO2009104781A1 (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 住友化学株式会社 組成物およびそれを用いた有機光電変換素子
JP5783902B2 (ja) * 2008-10-16 2015-09-24 ソルヴェイ・スペシャルティ・ポリマーズ・イタリー・エッセ・ピ・ア 太陽電池の光電地要素のための白色顔料を含む不透明フルオロポリマー組成物
JP2013542585A (ja) * 2010-09-02 2013-11-21 メルク パテント ゲーエムベーハー 新規な光活性ポリマーを含む太陽電池
EP2706077A4 (en) * 2011-03-11 2014-09-17 Kuraray Co PI ELECTRON CONJUGATED BLOCK COPOLYMER AND PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT
US20140166942A1 (en) * 2011-03-31 2014-06-19 Takafumi Izawa Block copolymer and photoelectric conversion element
CN103649162A (zh) * 2011-03-31 2014-03-19 可乐丽股份有限公司 嵌段共聚物及光电转换元件
US20140042371A1 (en) 2011-04-21 2014-02-13 Merck Patent Gmbh Conjugated polymers
WO2012149189A2 (en) 2011-04-28 2012-11-01 Konarka Technologies, Inc. Novel photoactive polymers
US20140318625A1 (en) * 2011-08-03 2014-10-30 Lg Chem, Ltd. Conductive polymer comprising 3,6-carbazole and organic solar cell using same
KR101369244B1 (ko) * 2011-11-01 2014-03-25 경상대학교산학협력단 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 채용한 유기 태양전지
KR20130090736A (ko) * 2012-02-06 2013-08-14 주식회사 엘지화학 헤테로 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양전지
TWI635111B (zh) * 2012-03-16 2018-09-11 馬克專利公司 共軛聚合物
JP2014234390A (ja) * 2013-05-30 2014-12-15 株式会社クラレ 高い溶解性を示すπ電子共役共重合体
KR101676904B1 (ko) * 2013-11-04 2016-11-29 주식회사 엘지화학 공중합체 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
CN104031245B (zh) * 2014-06-24 2016-05-18 国家纳米科学中心 一种聚合物光伏材料、制备方法及其用途

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