CN110291129B - 聚合物和包含其的有机太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本说明书涉及聚合物和在光活性层中包含所述聚合物的有机太阳能电池，所述聚合物包含由化学式1表示的第一单元；由化学式2表示的第二单元；和由化学式3或化学式4表示的第三单元。
Description
技术领域
本申请要求于2017年9月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0125116号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及聚合物和包含其的有机太阳能电池。
背景技术
有机太阳能电池是能够通过应用光伏效应将太阳能直接转换成电能的装置。根据形成薄膜的材料，太阳能电池被分为无机太阳能电池和有机太阳能电池，并且由于现有的无机太阳能电池在经济可行性和材料供应方面已经具有限制，因此容易加工、廉价且具有多种功能性的有机太阳能电池作为长期替代能源非常受青睐。
对于太阳能电池，重要的是提高效率以便由太阳能输出尽可能多的电能，并且基于富勒烯的化合物(现有的电子受体材料)具有诸如在可见光区域中具有低的吸收率和具有低的热稳定性的问题。
因此，已经报道了使用基于非富勒烯的化合物作为电子受体材料的有机太阳能电池的许多实例，并且其功率转换效率已经达到约4％至5.9％。然而，目前，基于非富勒烯的化合物仅在与特定的聚合物组合时表现出有利的效率，因此，发现能够与基于非富勒烯的化合物一起表现出有利的效率的新聚合物已经成为重要的挑战。
发明内容
技术问题
本说明书旨在提供聚合物和包含其的有机太阳能电池。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供了一种聚合物，其包含：
由以下化学式1表示的第一单元；
由以下化学式2表示的第二单元；和
由以下化学式3或4表示的第三单元。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
在化学式1至4中，
R1至R14彼此相同或不同，并且各自为氢；经取代或未经取代的烷基；羧基；或酯基(-COOR')，
E为S或NR”，
R'和R”彼此相同或不同，并且各自为经取代或未经取代的烷基，
A1和A2彼此相同或不同，并且各自为氢；卤素基团；经取代或未经取代的烷基；或者经取代或未经取代的烷氧基，
a至f各自为0或1，以及
Y1至Y4彼此相同或不同，并且各自由以下化学式5表示，
[化学式5]
在化学式5中，
L为直接键、S或O，
Ra为经取代或未经取代的烷基，
Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自为氢；卤素基团；或者经取代或未经取代的烷基，
化学式1和化学式2具有彼此不同的结构，以及
在化学式1至5中，
本说明书的另一个实施方案提供了一种有机太阳能电池，其包括：
第一电极；
与第一电极相对设置的第二电极；和
一个或更多个有机材料层，所述一个或更多个有机材料层设置在第一电极与第二电极之间并且包括光活性层，
其中光活性层包含电子供体和电子受体，并且
电子供体包含所述聚合物，电子受体包含基于非富勒烯的化合物。有益效果
根据本说明书的一个实施方案的聚合物具有宽的光吸收区域和高LUMO能级，因此，当在光活性层中使用该聚合物时，可以制造具有高水平光电转换效率的有机太阳能电池。
此外，通过使用该聚合物作为电子供体并使用基于非富勒烯的化合物作为电子受体，根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池具有优异的热稳定性和颜色特性。
附图说明
图1是示出了根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池的图。
图2是示出了本说明书的制备例1中合成的聚合物1在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图3是示出了本说明书的制备例1中合成的聚合物1在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图4是示出了本说明书的制备例2中合成的聚合物2在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图5是示出了本说明书的制备例2中合成的聚合物2在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图6是示出了本说明书的制备例3中合成的聚合物3在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图7是示出了本说明书的制备例3中合成的聚合物3在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图8是示出了本说明书的制备例4中合成的聚合物4在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图9是示出了本说明书的制备例4中合成的聚合物4在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图10是示出了本说明书的制备例5中合成的聚合物5在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图11是示出了本说明书的制备例5中合成的聚合物5在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图12是示出了本说明书的制备例6中合成的聚合物6在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图13是示出了本说明书的制备例6中合成的聚合物6在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图14是示出了本说明书的制备例7中合成的聚合物7在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图15是示出了本说明书的制备例7中合成的聚合物7在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图16是示出了本说明书的制备例8中合成的聚合物8在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图17是示出了本说明书的制备例8中合成的聚合物8在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图18是示出了本说明书的制备例9中合成的聚合物9在溶液状态下的紫外可见吸收光谱的图。
图19是示出了本说明书的制备例9中合成的聚合物9在膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
[附图标记]
101：第一电极
102：电子传输层
103：光活性层
104：空穴传输层
105：第二电极
具体实施方式
在下文中，将对本说明书进行更详细地描述。
在本说明书中，“单元”意指其中化合物通过聚合反应以二价或更高价的基团形式包含在聚合物中的结构。
在本说明书中，“包含单元”的含义意指被包含在聚合物的主链中。
在本说明书中，某一部分“包括”某些成分的描述意指还能够包括其他成分，并且除非特别作出相反的说明，否则不排除其他成分。
在本说明书中，一个构件置于另一构件“上”的描述不仅包括该一个构件邻接另一构件的情况，而且还包括在这两个构件之间存在又一构件的情况。
在本说明书中，能级意指能量的大小。因此，即使当能级以基于真空能级的负(-)方向表示时，能级也被解释为意指相应能量值的绝对值。例如，HOMO能级意指从真空能级到最高占据分子轨道的距离。此外，LUMO能级意指从真空能级到最低未占分子轨道的距离。
在本说明书中，术语“取代”意指与化合物的碳原子键合的氢原子变为另一取代基，并且取代的位置没有限制，只要其是氢原子被取代的位置(即，取代基可以取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代基取代时，这两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。
在本说明书中，术语“经取代或未经取代的”意指经选自以下的一个或更多个取代基取代：氘；卤素基团；羟基；烷基；环烷基；烷氧基；芳氧基；烯基；芳基；和杂环基，或者经以上所例示的取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基取代，或者不具有取代基。
在本说明书中，卤素基团的实例包括氟、氯、溴或碘。
在本说明书中，烷基可以为线性或支化的，并且虽然不特别限于此，但是碳原子数优选为1至50。其具体实例可以包括甲基、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、2-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本说明书中，烷氧基可以为线性、支化或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制，但是优选为1至20。其具体实例可以包括甲氧基、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，当芳基为单环芳基时，碳原子数没有特别限制，但是优选为6至25。单环芳基的具体实例可以包括苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。
在本说明书中，当芳基为多环芳基时，碳原子数没有特别限制，但是优选为10至24。多环芳基的具体实例可以包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、
基、芴基等，但不限于此。芴基可以被取代，并且相邻取代基可以彼此键合以形成环。
在本说明书中，亚芳基意指具有两个键合位点的芳基，即二价基团。以上提供的关于芳基的描述可以应用于此，不同之处在于这些各自为二价的。
在本说明书中，杂环基为包含一个或更多个不是碳的原子(即杂原子)的基团，并且具体地，杂原子可以包括选自O、N、Se、S等中的一个或更多个原子。杂环基的碳原子数没有特别限制，但是优选为2至60。杂环基的实例可以包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁二唑基、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、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、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、异噁唑基、噁二唑基、噻二唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本说明书中，
意指与其他单元或取代基连接的位点。
本说明书的一个实施方案提供了一种聚合物，其包含由化学式1表示的第一单元；由化学式2表示的第二单元；和由化学式3或4表示的第三单元。
在本说明书的一个实施方案中，R1至R4各自为氢。
在本说明书的一个实施方案中，R5至R14彼此相同或不同，并且为氢；或具有1至20个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，E为S。
在本说明书的一个实施方案中，E为NR”。
在本说明书的一个实施方案中，R'和R”彼此相同或不同，并且各自为具有1至20个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，A1和A2各自为氢；卤素基团；或具有1至20个碳原子的烷氧基。
在本说明书的一个实施方案中，A1和A2彼此相同或不同，并且各自为氢或氟。
在本说明书的一个实施方案中，A1和A2彼此相同或不同，并且各自为氟或辛氧基。
在本说明书的一个实施方案中，A1和A2各自为辛氧基。
在本说明书的一个实施方案中，a和b各自为0。
在本说明书的一个实施方案中，a和b各自为1。
在本说明书的一个实施方案中，c和d各自为0。
在本说明书的一个实施方案中，c和d各自为1。
在本说明书的一个实施方案中，e和f各自为0。
在本说明书的一个实施方案中，e和f各自为1。
在本说明书的一个实施方案中，Y1至Y4彼此相同或不同，并且各自由化学式5表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2彼此相同，Y3和Y4彼此相同，并且Y1和Y3彼此不同。
在本说明书的一个实施方案中，L为直接键或S。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为具有1至20个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为具有1至10个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为2-乙基己基。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为辛基。
在本说明书的一个实施方案中，Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自为氢或卤素基团。
在本说明书的一个实施方案中，Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自为氢或氟。
在本说明书的一个实施方案中，Rb和Rc各自为氢。
在本说明书的一个实施方案中，化学式2由以下化学式2-1或2-2表示。
[化学式2-1]
[化学式2-2]
在化学式2-1和2-2中，Y3、Y4、R3和R4具有与化学式2中相同的定义。
在本说明书的一个实施方案中，R3和R4为氢。
在本说明书的一个实施方案中，化学式3由以下化学式3-1至3-3中的任一者表示。
[化学式3-1]
[化学式3-2]
[化学式3-3]
在化学式3-1至3-3中，R5至R8、R”、A1和A2具有与化学式3中相同的定义。
在本说明书的一个实施方案中，R5至R8彼此相同或不同，并且各自为氢或具有1至20个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R5至R8彼此相同或不同，并且各自为氢或具有1至10个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R5至R8彼此相同或不同，并且各自为氢或正辛基。
在本说明书的一个实施方案中，R5至R8各自为氢。
在本说明书的一个实施方案中，R5和R8各自为正辛基，并且R6和R7各自为氢。
在本说明书的一个实施方案中，R”为具有1至15个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，化学式4由以下化学式4-1或4-2表示。
[化学式4-1]
[化学式4-2]
在化学式4-1和4-2中，R9至R14和R'具有与化学式4中相同的定义。
在本说明书的一个实施方案中，R9至R14彼此相同或不同，并且各自为氢或具有1至20个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R9至R14彼此相同或不同，并且各自为氢或具有5至15个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R9至R14彼此相同或不同，并且各自为氢或具有7至10个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，R9至R14彼此相同或不同，并且各自为氢或乙基己基。
在本说明书的一个实施方案中，R9至R14彼此相同或不同，并且各自为氢或2-乙基己基。
在本说明书的一个实施方案中，R12为羧基。
在本说明书的一个实施方案中，R12为酯(-COOR')基。
在本说明书的一个实施方案中，R'为具有1至15个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，化学式5为以下化学式5-1至5-3中的任一者。
[化学式5-1]
[化学式5-2]
[化学式5-3]
在化学式5-1至5-3中，Ra具有与化学式5中相同的定义。
在本说明书的一个实施方案中，化学式5-1由以下两个化学式中的任一者表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式5-2由以下两个化学式中的任一者表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式5-3由以下两个化学式中的任一者表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1至Y4各自由化学式5-1表示，并且Y1和Y3彼此不同。
在本说明书的一个实施方案中，Y1至Y4各自由化学式5-2表示，并且Y1和Y3彼此不同。
在本说明书的一个实施方案中，Y1至Y4各自由化学式5-3表示，并且Y1和Y3彼此不同。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2各自由化学式5-1表示，并且Y3和Y4各自由化学式5-2表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2各自由化学式5-1表示，并且Y3和Y4各自由化学式5-3表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2各自由化学式5-2表示，并且Y3和Y4各自由化学式5-1表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2各自由化学式5-2表示，并且Y3和Y4各自由化学式5-3表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2各自由化学式5-3表示，并且Y3和Y4各自由化学式5-1表示。
在本说明书的一个实施方案中，Y1和Y2各自由化学式5-3表示，并且Y3和Y4各自由化学式5-2表示。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由以下化学式6或7表示的单元。
[化学式6]
[化学式7]
在化学式6和7中，Y1至Y4和R1至R4具有与化学式1和2中相同的定义，
Q彼此相同或不同，并且各自为由化学式3或4表示的单元，
l和m表示摩尔分数，
0<l<1，
0<m<1，
0<l+m≤1，以及
作为单元重复数，k为1至10,000的整数。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由化学式6表示的单元。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由化学式6表示的单元，并且Q各自由化学式3表示。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由化学式6表示的单元，并且Q各自由化学式4表示。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由化学式7表示的单元。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由化学式7表示的单元，并且Q各自由化学式3表示。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由化学式7表示的单元，并且Q各自由化学式4表示。
在本说明书的一个实施方案中，Q各自为选自以下单元中的任一者。
在本说明书的一个实施方案中，l为0.5。
在本说明书的一个实施方案中，m为0.5。
在本说明书的一个实施方案中，k为1至10,000的整数，并且优选500至5,000的整数。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由以下化学式6-1至6-6中的任一者表示。
[化学式6-1]
[化学式6-2]
[化学式6-3]
[化学式6-4]
[化学式6-5]
[化学式6-6]
在化学式6-1至6-6中，R1至R4、Ra、l、m、k和Q具有与化学式5和6中相同的定义，以及
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同。
在本说明书的一个实施方案中，Rd为经取代或未取代的具有1至20个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Rd为经取代或未取代的具有3至15个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Rd为经取代或未取代的具有5至10个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为具有1至20个碳原子的线性烷基，并且Rd为具有1至20个碳原子的支化烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为具有5至10个碳原子的线性烷基，并且Rd为具有5至10个碳原子的支化烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Ra为2-乙基己基，并且Rd为辛基。
在本说明书的一个实施方案中，Rd为具有1至20个碳原子的线性烷基，并且Ra为具有1至20个碳原子的支化烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Rd为具有5至10个碳原子的线性烷基，并且Ra为具有5至10个碳原子的支化烷基。
在本说明书的一个实施方案中，Rd为2-乙基己基，并且Ra为辛基。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由化学式6-1表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由化学式6-2表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由化学式6-3表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由化学式6-4表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由化学式6-5表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式6由化学式6-6表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由以下化学式7-1至7-10中的任一者表示。
[化学式7-1]
[化学式7-2]
[化学式7-3]
[化学式7-4]
[化学式7-5]
[化学式7-6]
[化学式7-7]
[化学式7-8]
[化学式7-9]
[化学式7-10]
在化学式7-1至7-10中，R1至R4、Ra、l、m、k和Q具有与化学式5和7中相同的定义，以及
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-1表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-2表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-3表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-4表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-5表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-6表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-7表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-8表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-9表示。
在本说明书的一个实施方案中，化学式7由化学式7-10表示。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由以下化学式8至19中的任一者表示的单元。
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
[化学式19]
在化学式8至19中，R1至R14、Ra、A1、A2、c、d、l、m和k具有与化学式1至6中相同的定义，以及
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物包含由以下化学式20至37中的任一者表示的单元。
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
[化学式31]
[化学式32]
[化学式33]
[化学式34]
[化学式35]
[化学式36]
[化学式37]
在化学式20至37中，R1至R14、Ra、A1、A2、c、d、l、m和k具有与化学式1至7中相同的定义，以及
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物为无规聚合物。无规聚合物具有提高的溶解性，就器件制造过程而言这在时间和成本上是经济有效的。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为经取代或未经取代的杂环基；或者经取代或未经取代的芳基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为4-(三氟甲基)苯基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为溴-噻吩基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为三氟-苯基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的数均分子量优选为5,000g/mol至1,000,000g/mol。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的分子量分布可以为1至10。聚合物的分子量分布优选为1至3。
随着分子量分布减小和数均分子量增加，电特性和机械特性变得更好。
聚合物可以通过以下来制备：将各单元的单体与Pd2(dba)3和P(邻甲苯基)3和作为溶剂的氯苯一起引入，并使用微波反应器使所得物聚合。
根据本说明书的聚合物可以通过多步化学反应制备。在通过烷基化反应、格氏(Grignard)反应、铃木(Suzuki)偶联反应、Stille偶联反应等制备单体之后，最终聚合物可以通过碳-碳偶联反应例如Stille偶联反应来制备。当待引入的取代基是硼酸化合物或硼酸酯化合物时，聚合物可以通过铃木偶联反应来制备，当待引入的取代基是三丁基锡化合物或三甲基锡化合物时，聚合物可以通过Stille偶联反应来制备，然而，制备不限于此。
本说明书的一个实施方案提供了有机太阳能电池，其包括：第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；和一个或更多个有机材料层，所述一个或更多个有机材料层设置在第一电极与第二电极之间并且包括光活性层，其中光活性层包含电子供体和电子受体，并且电子供体包含该聚合物，电子受体包含基于非富勒烯的化合物。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体为包含由化学式1表示的第一单元、由化学式2表示的第二单元、和由化学式3或4表示的第三单元的聚合物，电子受体为基于非富勒烯的化合物。
当根据本说明书的一个实施方案的聚合物作为电子供体材料被包含时，与现有的电子供体材料相比，其由于具有彼此不同的取代基的苯并二噻吩或二噻吩并苯并二噻吩而能够表现出更加提高的性能。具体地，当使用所述聚合物作为有机太阳能电池的电子供体材料时，与通过交叉聚合获得的聚合物相比，获得了更高的分子量，并且由于苯并二噻吩或二噻吩并苯并二噻吩的不同的取代基(例如诸如烷基硫基和氟的取代基)，获得了有机太阳能电池中更低的HOMO能级和有利的分子排列。因此，可以获得高的短路电流密度，并且除此之外，由于LUMO能级的变化，可以获得提高的开路电压，这最终提高了有机太阳能电池的光电转换效率。
在本说明书的一个实施方案中，对聚合物的描述与以上提供的描述相同。
在本说明书的一个实施方案中，基于非富勒烯的化合物由以下化学式A表示。
[化学式A]
在化学式A中，
X1至X6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烷基，
Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的亚芳基；或者经取代或未经取代的二价杂环基，
Ma和Mb彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；卤素基团；或者经取代或未经取代的烷基，
p和q彼此相同或不同，并且各自独立地为0至2的整数，并且
当p或q为2时，括号中的结构彼此相同。
在本说明书的一个实施方案中，X1至X4彼此相同或不同，并且各自为烷基。
在另一个实施方案中，X1至X4彼此相同或不同，并且各自为具有1至30个碳原子的烷基。
在另一个实施方案中，X1至X4彼此相同或不同，并且各自为具有1至10个碳原子的烷基。
在本说明书的一个实施方案中，X5和X6各自为氢。
在本说明书的一个实施方案中，Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自为亚芳基。
在另一个实施方案中，Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自为具有6至25个碳原子的亚芳基。
在另一个实施方案中，Z1至Z4各自为亚苯基。
在另一个实施方案中，Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自为二价杂环基。
在另一个实施方案中，Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自为具有2至30个碳原子的二价杂环基。
在另一个实施方案中，Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自为具有2至10个碳原子的二价杂环基。
在另一个实施方案中，Z1至Z4为二价噻吩基。
在本说明书的一个实施方案中，Ma和Mb各自为氢。
在另一个实施方案中，Ma和Mb彼此相同或不同，并且各自为烷基。
在另一个实施方案中，Ma和Mb彼此相同或不同，并且各自为具有1至10个碳原子的烷基。
在另一个实施方案中，Ma和Mb为甲基。
在另一个实施方案中，Ma和Mb彼此相同或不同，并且各自为卤素基团。
在另一个实施方案中，Ma和Mb各自为氟。
在本说明书的一个实施方案中，p和q各自为0。
在另一个实施方案中，p和q各自为1。
在另一个实施方案中，p和q各自为2。
在本说明书的一个实施方案中，由化学式A表示的化合物为以下化学式A-1至A-5中的任一者。
[化学式A-1]
[化学式A-2]
[化学式A-3]
[化学式A-4]
[化学式A-5]
在本说明书中，Me意指甲基。
在本说明书的一个实施方案中，基于非富勒烯的化合物具有与基于富勒烯的化合物相比更高的热稳定性。
此外，在本说明书的一个实施方案中，包含基于非富勒烯的化合物作为光活性层的电子受体并且包含所述聚合物作为光活性层的电子供体的有机太阳能电池具有优异的热稳定性和优异的功率转换效率。
在另一个实施方案中，电子供体为所述聚合物，电子受体为由化学式A-1表示的化合物。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体与电子受体的质量比为1:2至2:1，优选1:1.5至1.5:1，并且更优选1:1。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体与电子受体可以形成本体异质结(BHJ)。
本体异质结意指电子供体材料和电子受体材料在光活性层中混合在一起。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体可以为p型有机材料层，电子受体可以为n型有机材料层。
在本说明书的一个实施方案中，光活性层还可以包含添加剂。
在本说明书的一个实施方案中，添加剂的分子量为50g/mol至300g/mol。
在本说明书的一个实施方案中，添加剂是沸点为30℃至300℃的有机材料。
在本说明书中，有机材料意指包含至少一个或更多个碳原子的材料。
在一个实施方案中，添加剂还可以包括选自以下添加剂中的一种或更多种类型的添加剂：1,8-二碘辛烷(DIO)、1-氯萘(1-CN)、二苯醚(DPE)、辛二硫醇和四溴噻吩。
根据本说明书的一个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。有机太阳能电池还可以包括基底、空穴传输层和/或电子传输层。
在本说明书的一个实施方案中，基底可以为具有优异的透明性、表面平滑度、易操作性和防水性的玻璃基底或透明塑料基底，但不限于此，并且可以没有限制地使用通常用于有机太阳能电池中的基底。其具体实例包括玻璃、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)、三乙酰纤维素(TAC)等，但不限于此。
在本说明书的一个实施方案中，当有机太阳能电池接收来自外部光源的光子时，在电子供体与电子受体之间产生电子和空穴。所产生的空穴通过电子供体层传输至阳极。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池还可以包括另外的有机材料层。有机太阳能电池可以通过使用同时具有多种功能的有机材料来减少有机材料层的数目。
在本说明书的一个实施方案中，第一电极为阳极，第二电极为阴极。在另一个实施方案中，第一电极为阴极，第二电极为阳极。
在本说明书的一个实施方案中，在有机太阳能电池中，层可以以阴极、光活性层和阳极的顺序布置，或者也可以以阳极、光活性层和阴极的顺序布置，然而，设置不限于此。
在另一个实施方案中，在有机太阳能电池中，层可以以阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和阴极的顺序布置，或者也可以以阴极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和阳极的顺序布置，然而，设置不限于此。
图1是示出了根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池的图，所述有机太阳能电池包括第一电极(101)、电子传输层(102)、光活性层(103)、空穴传输层(104)和第二电极(105)。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池可以具有正常结构，该正常结构具有基底-第一电极-空穴传输层-光活性层-电子传输层-第二电极的结构。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池可以具有倒置结构，该倒置结构具有基底-第一电极-电子传输层-光活性层-空穴传输层-第二电极的结构。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池具有串联结构。在这种情况下，有机太阳能电池可以包括两个或更多个层的光活性层。根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池可以具有呈一个或两个或更多个层的光活性层。
在另一个实施方案中，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以设置有缓冲层。本文中，在阳极与空穴传输层之间还可以设置有空穴注入层。此外，在阴极与电子传输层之间还可以设置有电子注入层。
第一电极的材料可以包括透明且具有优异导电性的材料，然而，材料不限于此。其实例可以包括：金属，例如钒、铬、铜、锌或金，或其合金；金属氧化物，例如锌氧化物、铟氧化物、铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)；金属和氧化物的组合，例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(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。
形成第一电极的方法没有特别限制，然而，可以使用诸如溅射、电子束、热沉积、旋涂、丝网印刷、喷墨印刷、刮刀或凹版印刷的方法。
当在基底上形成第一电极时，可以使所得物经历清洗、脱水和改性的过程以成为亲水性的。
例如，在以连续顺序用清洗剂、丙酮和异丙醇(IPA)对图案化ITO基底进行清洗之后，将ITO基底在加热板上在100℃至150℃下干燥1分钟至30分钟，优选在120℃下干燥10分钟以脱水，并且当基底被彻底清洗时，将基底表面改性为亲水性的。
通过诸如上述的表面改性，接合表面电势可以保持在适用于光活性层的表面电势的水平。此外，当表面被改性时，可以在第一电极上容易地形成聚合物薄膜，并且薄膜的品质可以得到改善。
用于第一电极的预处理技术包括：a)使用平行平板型放电的表面氧化法，b)在真空状态下通过使用UV线产生的臭氧使表面氧化的方法，以及c)使用通过等离子体产生的氧自由基的氧化法等。
可以根据第一电极或基底的状态选择上述方法中的一种。然而，不管使用何种方法，通常优选的是防止第一电极或基底的表面上的氧脱离，并且尽可能多地抑制水分和有机材料残留。在这种情况下，预处理的实质效果可以最大化。
作为一个具体实例，可以使用通过使用UV产生的臭氧使表面氧化的方法。本文中，在超声清洗之后，可以通过将图案化ITO基底在热板上烘烤使图案化ITO基底充分干燥，并将图案化ITO基底引入到室中，然后可以通过由使用UV灯使氧气与UV光反应而产生的臭氧对其进行清洗。
然而，在本说明书中图案化ITO基底的表面改性方法没有特别限制，并且可以使用使基底氧化的任何方法。
第二电极可以包括具有小的功函数的金属，但不限于此。其具体实例可以包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金；或者多层结构的材料，例如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al:Li、Al:BaF2和Al:BaF2:Ba，但不限于此。
第二电极可以通过在具有5×10-7托或更小的真空度的热沉积器内部沉积而形成，然而，形成不限于这种方法。
空穴传输层和/或电子传输层起到将在光活性层中分离的电子和空穴有效地传输至电极的作用，并且材料没有特别限制。
空穴传输层材料可以包括掺杂有聚(苯乙烯磺酸)的聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT:PSS)；钼氧化物(MoOx)、钒氧化物(V2O5)、镍氧化物(NiO)、钨氧化物(WOx)等，但不限于此。
电子传输层材料可以包括电子提取金属氧化物，并且可以具体包括：8-羟基喹啉的金属配合物；包含Alq3的配合物；包含Liq的金属配合物；LiF；Ca；钛氧化物(TiOx)；锌氧化物(ZnO)；碳酸铯(Cs2CO3)等，但不限于此。
光活性层可以通过以下形成：将光活性材料例如电子供体和/或电子受体溶解在有机溶剂中，然后使用诸如旋涂、浸涂、丝网印刷、喷涂、刮刀和刷涂的方法施加溶液，然而，方法不限于此。
在下文中，将参照实施例对本说明书进行详细描述以具体描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以被修改为多种不同的形式，并且本说明书的范围不应解释为限于以下描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域普通技术人员更充分地描述本说明书。
发明实施方式
<制备例：聚合物1至9的合成>
制备例1.聚合物1的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(117.9mg，0.5当量)、(4,8-双(5-((2-乙基己基)硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(126.31mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和二甲基甲酰胺(DMF)(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物1)。
[聚合物1]
图2和图3分别是示出了聚合物1在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例2.聚合物2的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(117.9mg，0.5当量)、(4,8-双(5-(2-乙基己基)-4-氟噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(122.64mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物2)。
[聚合物2]
图4和图5分别是示出了聚合物2在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例3.聚合物3的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(117.9mg，0.5当量)、4,8-双(5-(辛基)噻吩-2-基)二噻吩并苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(132.58mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物3)。
[聚合物3]
图6和图7分别是示出了聚合物3在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例4.聚合物4的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(117.9mg，0.5当量)、4,8-双(5-((辛基)硫代)噻吩-2-基)二噻吩并苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(140.94mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物4)。
[聚合物4]
图8和图9分别是示出了聚合物4在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例5.聚合物5的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-((2-乙基己基)硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(126.31mg，0.5当量)、(4,8-双(5-(2-乙基己基)-4-氟噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(122.64mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物5)。
[聚合物5]
图10和图11分别是示出了聚合物5在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例6.聚合物6的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-((2-乙基己基)硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(126.31mg，0.5当量)、4,8-双(5-(辛基)噻吩-2-基)二噻吩并苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(132.58mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物6)。
[聚合物6]
图12和图13分别是示出了聚合物6在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例7.聚合物7的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-((2-乙基己基)硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(126.31mg，0.5当量)、4,8-双(5-((辛基)硫代)噻吩-2-基)二噻吩并苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(140.94mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物7)。
[聚合物7]
图14和图15分别是示出了聚合物7在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例8.聚合物8的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)-4-氟噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(122.64mg，0.5当量)、4,8-双(5-(辛基)噻吩-2-基)二噻吩并苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(132.58mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物8)。
[聚合物8]
图16和图17分别是示出了聚合物8在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例9.聚合物9的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)-4-氟噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(122.64mg，0.5当量)、4,8-双(5-((辛基)硫代)噻吩-2-基)二噻吩并苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(140.94mg，0.5当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(200mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物9)。
[聚合物9]
图18和图19分别是示出了聚合物9在溶液状态和膜状态下的紫外可见吸收光谱的图。
制备例10.聚合物10的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(321mg，1.0当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(272.08mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物10)。
[聚合物10]
制备例11.聚合物11的合成
向配备有冷凝器的圆底烧瓶中注入(4,8-双(5-((2-乙基己基)硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(133mg，1.0当量)、1,3-双(5-溴噻吩-2-基)-5,7-双(2-乙基己基)-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮(105.2mg，1.0当量)和Pd(PPh3)4(0.01g，0.03当量)，然后向其中注入甲苯(16mL)和DMF(1mL)。之后，将所得物在100℃下回流17小时，并在通过甲醇终止反应之后，通过甲醇、己烷和丙酮纯化合成的聚合物(以下聚合物11)。
[聚合物11]
聚合物1至9通过无规共聚形成，聚合物10和11通过交叉共聚形成。
[表1]
在表1中，Mn意指数均分子量，Mw意指重均分子量，以及D意指分子量分布。此外，溶液λ最大意指聚合物在溶液状态下的最大吸收波长，膜λ最大意指聚合物在膜状态下的最大吸收波长，膜λ边缘意指在膜状态下的吸收边缘，以及光学Eg opt意指聚合物在膜状态下的HOMO和LUMO能带隙。
<实施例：有机太阳能电池的制造>
实施例1.
(1)复合材料溶液的制备
将聚合物1和在140℃下退火的以下化学式A-1以1:1溶解在氯苯(CB)中以制备复合材料溶液。本文中，将浓度调节至2重量％，并向复合材料溶液中添加0.5体积％1,8-二碘辛烷(DIO)。
[化学式A-1]
(2)有机太阳能电池的制造
使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对涂覆有1.5cm×1.5cm条型ITO的玻璃基底(11.5Ω/□)进行超声清洗，并对ITO表面进行臭氧处理10分钟以形成第一电极。
在第一电极上，将ZnO纳米颗粒溶液(N-10，Nanograde Ltd，在1-丁醇中2.5重量％，通过0.45μm PTFE过滤)以4,000rpm旋涂40秒，并由通过在80℃下对所得物进行热处理10分钟除去残留溶剂来形成电子传输层。
之后，在电子传输层上，将(1)中制备的复合材料溶液在70℃下以1,700rpm旋涂25秒以形成厚度为80nm至100nm的光活性层，并且在光活性层上，以
的速率并在10-7托真空下热沉积MoO3至厚度为10nm以形成空穴传输层。
之后，在热沉积器内部，以
的速率沉积Ag至厚度为100nm以形成第二电极，因此，制造了倒置结构的有机太阳能电池。
实施例2.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物2代替聚合物1。
实施例3.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物3代替聚合物1。
实施例4.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物4代替聚合物1。
实施例5.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物5代替聚合物1。
实施例6.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物6代替聚合物1。
实施例7.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物7代替聚合物1。
实施例8.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物8代替聚合物1。
实施例9.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物9代替聚合物1。
比较例1.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物10代替聚合物1。
比较例2.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物11代替聚合物1。
在100mW/cm2(AM 1.5)的条件下对实施例1至9以及比较例1和2中制造的有机太阳能电池的光电转换特性进行测量，并且结果在下表2中示出。
[表2]
在表2中，旋转速度意指当通过在电子传输层上旋涂复合材料溶液来形成光活性层时器件的转动速度，VOC意指开路电压，JSC意指短路电流，FF意指填充因子，以及η意指能量转换效率。开路电压和短路电流各自为电压-电流密度曲线的四个象限中的x轴截距和y轴截距，并且随着这两个值的增加，太阳能电池效率优选地提高。此外，填充因子是将可以在曲线内部绘制的矩形面积除以短路电流与开路电压的乘积的值。能量转换效率(η)可以通过将开路电压(VOC)、短路电流(JSC)和填充因子(FF)的乘积除以入射光的强度(Pin)来获得，并且该值更高时是优选的。
基于表2的结果看出，与使用聚合物10和11作为电子供体的比较例1和2的有机太阳能电池相比，使用根据本说明书的一个实施方案的聚合物1至9作为电子供体的实施例1至9的有机太阳能电池具有更高的开路电压，具有优异的器件效率例如填充因子，并且具有优异的能量转换效率。
Claims (11)
1.一种聚合物，包含由以下化学式6-1至6-3以及6-5至6-6中的任一者表示的单元，或者由以下化学式7-1至7-9中的任一者表示的单元：
[化学式6-1]
[化学式6-2]
[化学式6-3]
[化学式6-5]
[化学式6-6]
[化学式7-1]
[化学式7-2]
[化学式7-3]
[化学式7-4]
[化学式7-5]
[化学式7-6]
[化学式7-7]
[化学式7-8]
[化学式7-9]
在化学式6-1至6-3以及6-5至6-6、以及化学式7-1至7-9中，
Q彼此相同或不同，并且各自为由以下化学式3或4表示的单元，
[化学式3]
[化学式4]
R1至R14彼此相同或不同，并且各自为氢；经取代或未经取代的烷基；羧基；或-COOR'；
E为S或NR”；
R'和R”彼此相同或不同，并且各自为经取代或未经取代的烷基；
A1和A2彼此相同或不同，并且各自为氢；卤素基团；经取代或未经取代的烷基；或者经取代或未经取代的烷氧基；
Ra为经取代或未经取代的烷基；
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同；
c至f各自为0或1；以及
l和m表示摩尔分数；
0<l<1；
0<m<1；
0<l+m≤1；以及
作为单元重复数，k为1至10,000的整数，
2.根据权利要求1所述的聚合物，其中化学式3由以下化学式3-1至3-3中的任一者表示：
[化学式3-1]
[化学式3-2]
[化学式3-3]
在化学式3-1至3-3中，
R5至R8、R”、A1和A2具有与化学式3中相同的定义。
3.根据权利要求1所述的聚合物，其中化学式4由以下化学式4-1或4-2表示：
[化学式4-1]
[化学式4-2]
在化学式4-1和4-2中，
R9至R14和R'具有与化学式4中相同的定义。
4.根据权利要求1所述的聚合物，包含由以下化学式8至13、15至16以及18至19中的任一者表示的单元：
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式18]
[化学式19]
在化学式8至13、15至16以及18至19中，
R1至R14、Ra、A1、A2、c、d、l、m和k具有与权利要求1中相同的定义；以及
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同。
5.根据权利要求1所述的聚合物，包含由以下化学式20至37中的任一者表示的单元：
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
[化学式31]
[化学式32]
[化学式33]
[化学式34]
[化学式35]
[化学式36]
[化学式37]
在化学式20至37中，
R1至R14、Ra、A1、A2、c、d、l、m和k具有与权利要求1中相同的定义；以及
Rd为经取代或未经取代的烷基，并且与Ra不同。
6.根据权利要求1所述的聚合物，所述聚合物为无规聚合物。
7.根据权利要求1所述的聚合物，所述聚合物的数均分子量为5,000g/mol至1,000,000g/mol。
8.一种有机太阳能电池，包括：
第一电极；
与所述第一电极相对设置的第二电极；和
一个或更多个有机材料层，所述一个或更多个有机材料层设置在所述第一电极与所述第二电极之间并且包括光活性层，
其中所述光活性层包含电子供体和电子受体，并且
所述电子供体包括根据权利要求1至7中任一项所述的聚合物，以及所述电子受体包括基于非富勒烯的化合物。
9.根据权利要求8所述的有机太阳能电池，其中所述基于非富勒烯的化合物由以下化学式A表示：
[化学式A]
在化学式A中，
X1至X6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烷基；
Z1至Z4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的亚芳基；或者经取代或未经取代的二价杂环基；
Ma和Mb彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；卤素基团；或者经取代或未经取代的烷基；
p和q彼此相同或不同，并且各自独立地为0至2的整数；并且
当p或q为2时，括号中的结构彼此相同。
10.根据权利要求9所述的有机太阳能电池，其中由化学式A表示的化合物为以下化学式A-1至A-5中的任一者：
[化学式A-1]
[化学式A-2]
[化学式A-3]
[化学式A-4]
[化学式A-5]
11.根据权利要求8所述的有机太阳能电池，其中所述电子供体与所述电子受体的质量比为1:2至2:1。
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