S/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(baytrom P)，在120°C下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μπι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 X HT8托的真空下使Al 以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
[0239] 比较实验例2:有机太阳能电池的制备-7
[0240] 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/ PED0T: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(baytrom P)，在120°C下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μπι的PP注射器式过滤器过 滤共聚物7-PC 61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3 X HT8托的真空下使Al 以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
[0241 ] 比较实验例3:有机太阳能电池的制备-8
[0242] 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/ PED0T: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(baytrom P)，在120°C下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μπι的PP注射器式过滤器过 滤共聚物S-PC 61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3 X HT8托的真空下使Al 以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
[0243] 比较实验例4:有机太阳能电池的制备-9
[0244] 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/ PED0T: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(baytrom P)，在120°C下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μπι的PP注射器式过滤器过 滤共聚物S-PC 61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3 X HT8托的真空下使Al 以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
[0245] 比较实验例5:有机太阳能电池的制备-10
[0246] 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/ PED0T: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(baytrom P)，在120°C下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，使用0.45μπι的PP注射器式过滤器过 滤共聚物9-PC 61BM复合材料溶液并进行旋涂，然后使用热蒸发器在3 X HT8托的真空下使Al 以200nm的厚度沉积来制造有机太阳能电池。
[0247] <测试实施例1>
[0248] 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。
[0249] [表1]
[0251] 在表1中，Vc^UF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。
[0252] 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辄结 构的情况与共聚物主链的侧链不包含共辄结构的情况相比具有更好的有机太阳能电池效 率。
[0253] 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。
【主权项】
1. 一种共聚物，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| R1 (L1)a (L2)b [式 R3 ? I式31 R4 RS ^ Χ2 I 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辄结构， R1和R2彼此相同或不同，并且作为在L1和L2的所述共辄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、0和S原子 中的一者或更多者的杂环基， Π和X2彼此相同或不同，并且各自独立地为CRR'、NR、0、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、0和S原子中的一者或更多者的杂环基。2. 根据权利要求1所述的共聚物，其中所述共辄结构包括:亚芳基;包含N、0、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。3. 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。4. 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。5. 根据权利要求1所述的共聚物，其中相对于所述第一单元、所述第二单元和所述第三 单元的摩尔数之和，所述第一单元和所述第三单元之和的摩尔比为0.5或更大。6. 根据权利要求1所述的共聚物，其中所述共聚物包含由下式4表示的单元： [式4] ri m m· T 丨 I (L1)a °*γ·Νν^〇 R4 Rs°^NV：i0 [L X1 J丨 ? X2 XV JmJ〇 (l.2)b R2 在式4中， &、1^1、1^41、乂2和1?1至1?5与权利要求1中所限定的那些相同， XI，与XI相同或不同，并且各自独立地与XI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， 1是摩尔比，并且〇<1<1， m是摩尔比，并且0<m<l， l+m=l，以及 〇 是整数，0<〇<1000。7. 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〇8. 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。9. 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。10. -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9中任一项所述的共聚 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。12. 根据权利要求10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。13. 根据权利要求10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。14. 根据权利要求13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)。15. 根据权利要求10所述的有机太阳能电池，其中所述光活性层具有包含η型有机材料 层和Ρ型有机材料层的双层薄膜结构，并且所述Ρ型有机材料层包含所述共聚物。16. 根据权利要求10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。
【专利摘要】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)。
【IPC分类】H01L51/46, C08G61/12
【公开号】CN105473635
【申请号】CN201580001545
【发明人】金填硕, 张松林, 李载澈, 李幸根, 曹根, 方志原, 李志永, 崔斗焕
【申请人】株式会社Lg化学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年2月13日
【公告号】EP3018160A1, US20160204349, WO2015122722A1