共聚物和包含其的有机太阳能电池制造技术

本说明书公开了共聚物和包含该共聚物的有机太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书涉及共聚物和包含其的有机太阳能电池。 本申请要求于2013年7月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013- 0090613号的优先权和权益，其内容通过全文引用并入本文。
技术介绍
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。 (非专利文献 1) Two-1 ay er Organ i c Pho to vo 1 tai c Ce 11 ( C · W · Tang， Appl.Phys. Lett.,48,183.(1996)) (非专利文献2)Efficiencies via Network of Internal Donor-Acceptor He terojunctions(G.Yu,J.Gao,J.C.Hummelen,F.ffudl,A.J.Heeger,Science,270,1789. (1995))
技术实现思路
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 的第一单体;充当电子供体的第二单体;以及充当电子受体的第三单体。 在式1中， a和b各自为1至5的整数，当a为2至5的整数时R1相同或不同，当b为2至5的整数时R2相同或不同，以及 R1至R4彼此相同或不同，并且各自独立地选自：氢;氖滷素基团；腈基;硝基;酰亚 胺基;酰胺基;羟基;经取代或未经取代的羰基;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。本说明书的另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。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、小带隙和高电荷迀 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是说明了在实施例1中制备的共聚物1的凝胶渗透色谱(GPC)的视图。 图3是说明了在实施例2中制备的共聚物2的凝胶渗透色谱(GPC)的视图。 图4是说明了在实施例3中制备的共聚物3的凝胶渗透色谱(GPC)的视图。 图5是说明了在实施例4中制备的共聚物4的凝胶渗透色谱(GPC)的视图。 图6是说明了在实施例6中制备的共聚物6的凝胶渗透色谱(GPC)的视图。 图7是说明了在实施例7中制备的共聚物7的凝胶渗透色谱(GPC)的视图。 图8是说明了本说明书的实施例1至4的有机太阳能电池的电流-电压曲线的视图。 图9是说明了本说明书的制备实施例6的有机太阳能电池的电流-电压曲线的视 图。 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。本文中所使用的术语"单体"意指共聚物主链中包含的重复结构，其中所述单体通 过聚合与共聚物键合。根据本说明书示例性实施方案的共聚物包含：由下式1表示的第一单体;充当电子 供体的第二单体;以及充当电子受体的第三单体。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。 包含三种单体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， 非晶程度增加，使得可以确保对热的长期稳定性，以及促进制造包含共聚物的器件和模块 的过程。 此外，由于控制无规共聚物中共聚物的比例以易于控制溶解度，因此易于提供适 合于有机太阳能电池的制造工艺的溶解度，从而制造高效有机太阳能电池。 在本专利技术的一个示例性实施方案中，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烷氧基;或经取代或未经取代的烷基。 在本专利技术的一个示例性实施方案中，R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地为 具有1至30个碳原子的经取代或未经取代的烷氧基;或具有1至30个碳原子的经取代或未经 取代的烷基。在本说明书的一个示例性实施方案中，a为1。在本说明书的一个示例性实施方案中，b为1。 在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R2各自在间位经取代。在这种情况下 有提尚溶解度的效果。 在本说明书的一个示例性实施方案中，由式1表示的第一单体由下式2表示。 在式2中， R1至R4与在式1中限定的那些相同。 在本说明书的一个示例性实施方案中，充当电子供体的第二单体包括下式中的至 少一种。 在所述式中， c为1至4的整数， d为1至6的整数， e为1至8的范围内的整数， f和g各自为1至3的整数， 当c、d、e和f为2或更大时，R10相同或不同， 当g为2或更大时，R11相同或不同，聚合物R10至R11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羰基;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;经取代或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共聚物，包含：由下式1表示的第一单体；充当电子供体的第二单体；以及充当电子受体的第三单体：在式1中，a和b各自为1至5的整数，当a为2至5的整数时R1相同或不同，当b为2至5的整数时R2相同或不同，以及R1至R4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羰基；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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金填硕，李载澈，曹根，李幸根，张松林，崔斗焕，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR