聚合物和包含該聚合物的有機太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本公開提供一種能夠顯著改善有機太陽能電池的使用壽命、效率、電化學穩定性和熱穩定性的聚合物，以及包括包含該聚合物的光活性層的有機太陽能電池。
【專利說明】聚合物和包含該聚合物的有機太陽能電池
【技術領域】
[0001]本公開涉及聚合物和包含該聚合物的有機太陽能電池。
[0002]本申請要求2012年2月6日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2012-0011980、2012年10月16日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2012-0114808和2013年2月4日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2013-0012261的優先權與權益，這三件專利申請的全部內容通過引用并入本文。
[0003]發明背景
[0004]太陽能電池是可以將太陽能直接轉化為電能的光伏器件。太陽能電池根據其薄膜材料的類型可以分為無機太陽能電池和有機太陽能電池。常規太陽能電池由摻雜形成了P-N結的無機結晶半導體材料，如硅(Si)制成。通過吸收光產生的電子和空穴擴散到P-N結中并被電場加速到達電極。該過程的能量轉化效率定義為向外部電路提供的電能對入射在該太陽能電池上的太陽能的比。如在標準模擬條件下測得的那樣，該比值已經達到大約24%。但是，傳統無機太陽能電池在經濟效率和材料供應方面存在限制。為此，易于制造且廉價并具有各種功能 的有機半導體太陽能電池作為長期替代能源受到關注。
[0005]在有機太陽能電池的情況下，以較少的量使用各種有機半導體材料，由此可以降低材料成本。此外，薄膜可以通過濕法形成，由此可以容易地制造器件。
[0006]同時，重要的是提高太陽能電池的效率以最大化由太陽能生產電能。為了提高此類太陽能電池的效率，重要的不僅在于最大化半導體中激子的產生，還在于收集產生的電荷而不損失。電荷損失的一個原因是產生的電子與空穴再結合造成的電荷耗散。已經提出了將產生的電子或空穴轉移到電極而不損失的各種方法，但是需要額外的工藝，這會提高制造成本。
[0007]有機太陽能電池在20世紀70年代首次提出，但是并未實際應用，因為它們的效率過于低下。但是,在1986年，C.W.Tang (Eastman Kodak)報道了包含酞菁銅(CuPc)和花四甲酸衍生物的雙層結構，該雙層結構可以用于太陽能電池的實際應用，隨后，對有機太陽能電池的關注和研究迅速增加。在1995年，Yu等人引入了本體異質結(BHJ)的概念。此外，具有改善的溶解性的富勒烯衍生物，如PCBM已經被開發用作η型半導體材料，顯著地提高了有機太陽能電池的效率。
【發明內容】
[0008]摶術問是頁
[0009]本公開提供了一種因其高空穴遷移率而表現出優異的電性質并具有穩定的HOMO能級、高開路電壓和優異的光伏轉換效率的聚合物，以及包含該聚合物的有機太陽能電池。本公開還提供了一種電子給體材料，其可以通過簡單方法大量制造。
_0] 技術方案
[0011]本公開的一個實施方案提供一種包含下列化學式I的單元并具有10，000-1, 000, 000的數均分子量的聚合物:[0012]化學式I
[0013]
【權利要求】
1.一種聚合物，包含下列化學式I的單元并具有10，000-1，000，000的數均分子量: 化學式I
2.權利要求1所述的聚合物，其中，化學式I為下列化學式14或15: 化學式H
3.權利要求1所述的聚合物，其中，&和R4相同或不同并各自獨立地為氫或取代或未取代的CV25烷氧基。
4.權利要求1所述的聚合物,其中，η是30至100的整數。
5.權利要求1所述的聚合物，其中，該聚合物具有1-100的分子量分布。
6.權利要求1所述的聚合物，其中，該聚合物具有雜芳族基團、芳族基團或鹵素取代的烷基作為端基。
7.權利要求1所述的聚合物，其中，化學式I是下列結構式I至14中的任一種: 結構式I
8.一種有機太陽能電池，包含第一電極、第二電極和一個或多個光活性層，其中所述一個或多個光活性層包含權利要求1至7中任一項所述的聚合物。
9.權利要求8所述的有機太陽能電池，其中，所述光活性層包含電子給體材料和電子受體材料。
10.權利要求9所述的有機太陽能電池，其中，所述電子給體材料包含所述聚合物。
11.權利要求9所述的有機太陽能電池，其中，所述電子受體材料包含選自富勒烯、富勒烯衍生物、vasocuproin、半導體元素和半導體化合物中的一種或多種。
12.權利要求8所述的有機太陽能電池，其中，所述有機太陽能電池進一步包含電子傳輸層和空穴傳輸層中的一個或多個。
13.權利要求12所述的有機太陽能電池,其中，所述電子傳輸層和空穴傳輸層中的一個或多個包含所述聚合物。
14.一種制造有機太陽能電池的方法，所述方法包括以下步驟: 提供基底； 在所述基底上形成第一電極； 在所述第一電極上形成包含權利要求1至7中任一項所述的聚合物的光活性層；和 在所述光活性層上形成第二電極。
15.權利要求14所述的方法，其中，所述方法在形成所述第一電極之后，但在形成所述光活性層之前，進一 步包括在所述第一電極上形成空穴傳輸層的步驟。
【文檔編號】H01L31/042GK103946266SQ201380003924
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年2月5日 優先權日:2012年2月6日
【發明者】金填碩, 崔禎珉, 裵在順, 李志永 申請人:Lg化學株式會社