[发明专利]聚合物和包含该聚合物的有机太阳能电池

说明书

技术领域

本公开涉及聚合物和包含该聚合物的有机太阳能电池。

本申请要求2012年2月6日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2012-0011980、2012年10月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2012-0114808和2013年2月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2013-0012261的优先权与权益，这三件专利申请的全部内容通过引用并入本文。

发明背景

太阳能电池是可以将太阳能直接转化为电能的光伏器件。太阳能电池根据其薄膜材料的类型可以分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。常规太阳能电池由掺杂形成了P-N结的无机结晶半导体材料，如硅(Si)制成。通过吸收光产生的电子和空穴扩散到P-N结中并被电场加速到达电极。该过程的能量转化效率定义为向外部电路提供的电能对入射在该太阳能电池上的太阳能的比。如在标准模拟条件下测得的那样，该比值已经达到大约24％。但是，传统无机太阳能电池在经济效率和材料供应方面存在限制。为此，易于制造且廉价并具有各种功能的有机半导体太阳能电池作为长期替代能源受到关注。

在有机太阳能电池的情况下，以较少的量使用各种有机半导体材料，由此可以降低材料成本。此外，薄膜可以通过湿法形成，由此可以容易地制造器件。

同时，重要的是提高太阳能电池的效率以最大化由太阳能生产电能。为了提高此类太阳能电池的效率，重要的不仅在于最大化半导体中激子的产生，还在于收集产生的电荷而不损失。电荷损失的一个原因是产生的电子与空穴再结合造成的电荷耗散。已经提出了将产生的电子或空穴转移到电极而不损失的各种方法，但是需要额外的工艺，这会提高制造成本。

有机太阳能电池在20世纪70年代首次提出，但是并未实际应用，因为它们的效率过于低下。但是，在1986年，C.W.Tang(Eastman Kodak)报道了包含酞菁铜(CuPc)和苝四甲酸衍生物的双层结构，该双层结构可以用于太阳能电池的实际应用，随后，对有机太阳能电池的关注和研究迅速增加。在1995年，Yu等人引入了本体异质结(BHJ)的概念。此外，具有改善的溶解性的富勒烯衍生物，如PCBM已经被开发用作n型半导体材料，显著地提高了有机太阳能电池的效率。

发明内容

技术问题

本公开提供了一种因其高空穴迁移率而表现出优异的电性质并具有稳定的HOMO能级、高开路电压和优异的光伏转换效率的聚合物，以及包含该聚合物的有机太阳能电池。本公开还提供了一种电子给体材料，其可以通过简单方法大量制造。

技术方案

本公开的一个实施方案提供一种包含下列化学式1的单元并具有10,000-1,000,000的数均分子量的聚合物：

化学式1

其中L包含下列化学式2、3和4的结构；并且n是2至100,000的整数，

化学式2

化学式3