[发明专利]共聚物和包含其的有机太阳能电池

说明书

技术领域

本申请要求于2013年7月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0082942号的优先权和权益，其内容通过引用并入本文。

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。典型的太阳能电池用通过掺杂作为无机半导体的结晶硅(Si)而获得的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，通过电场加速并移动至电极。该过程的功率转换效率定义为外电路中给出的功率与供给至太阳能电池中的太阳能功率之比，并且当在目前标准化的虚拟太阳辐照条件下测量时高达24％。然而，由于相关现有技术中的无机太阳能电池在经济可行性和可用材料方面已有所限制，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受到了关注。

在太阳能电池中，重要的是增加效率使得可由太阳能输出尽可能多的电能。为了增加太阳能电池的效率，自半导体内部生成尽可能多的激子也很重要，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通过复合而湮灭。作为将所生成的电子或空穴转移至电极而不损失的方法，已建议了多种方法，但是大多数方法都需要额外的过程，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

本说明书的一个示例性实施方案提供了一种共聚物，该共聚物包含由下式1表示的第一单元和由下式2表示的第二单元。

[式1]

[式2]

在式1和式2中，

l是实数，其作为摩尔分数为0＜l＜1，

m是实数，其作为摩尔分数为0＜m＜1，以及

l+m＝1，

A和B彼此不同，并且包括选自以下的一者、两者或更多者：直连键；单环或多环的经取代或未经取代的二价杂环基团；单环或多环的经取代或未经取代的二价芳香环基团；和稠合二价环，其中单环或多环的杂环基团和单环或多环的芳香环基团是经取代或未经取代的，以及

R1至R8彼此相同或不同，并且各自独立地选自：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杂环基。

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；设置成与第一电极相对的第二电极；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。

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/或效率增加方面表现出优异特性。

此外，聚合物的平面性和溶解度可通过调整具有不同溶解度的第一单元与第二单元的比例来随意调整，从而制造出高效率有机太阳能电池。

特别地，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性，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使用，增强器件的效率并通过化合物的热稳定性增强器件的寿命特性。

附图说明

图1是说明了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。

图2是说明了本说明书的制备实施例1至6的有机太阳能电池的电流-电压曲线的视图。

图3是说明了本说明书的比较例1至2的有机太阳能电池的电流-电压曲线的视图。

附图标记

101：基底

102：第一电极

103：空穴传输层

104：光活性层

105：第二电极