用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物和有机太阳能电池
阅读说明：本技术 用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物和有机太阳能电池 (Composition for organic material layer of organic solar cell and organic solar cell ) 是由 李志永 崔斗焕 林潽圭 金志勋 于 2019-02-22 设计创作，主要内容包括：本说明书涉及用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物以及包含所述组合物的有机太阳能电池,所述组合物包含电子供体,所述电子供体包含聚合物,所述聚合物包含由化学式1表示的第一单元、由化学式2表示的第二单元、和由化学式3或4表示的第三单元；以及非富勒烯类电子受体。(the present specification relates to a composition for an organic material layer of an organic solar cell, the composition comprising an electron donor comprising a polymer comprising a first unit represented by chemical formula 1, a second unit represented by chemical formula 2, and a third unit represented by chemical formula 3 or 4; and non-fullerene electron acceptors.)
技术领域
本申请要求于2018年3月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0028135号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物和有机太阳能电池。
背景技术
有机太阳能电池是能够通过应用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件。根据形成薄膜的材料，太阳能电池分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。典型的太阳能电池通过掺杂晶体硅(Si)(无机半导体)来利用p-n结制造。通过吸收光而产生的电子和空穴向p-n结点扩散，被电场加速，迁移至电极。该过程的功率转换效率限定为给予外电路的功率与进入太阳能电池的太阳能功率的比率，并且当在目前标准化的虚拟太阳照射条件下测量时，该比率已实现高至约24％。然而，现有的无机太阳能电池在经济可行性和材料供应方面受到限制，因此容易加工、廉价且具有多种功能的有机材料半导体太阳能电池作为长期替代能源已受到高度青睐。
对于太阳能电池，重要的是提高效率，使得由太阳能输出尽可能多的电能。为了提高这样的太阳能电池的效率，在半导体内产生尽可能多的激子是重要的，然而，将所产生的电荷带出到外部而不损失同样重要。电荷损失的原因之一是所产生的电子和空穴由于再结合而损耗。已经提出了多种方法用于将所产生的电子或空穴递送至电极而不损失，然而，大多数方法都需要额外的过程，并因此制造成本可能增加。
发明内容
技术问题
本说明书涉及提供用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物和包含该组合物的有机太阳能电池。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供了一种用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物，所述组合物包含电子供体，所述电子供体包含聚合物，所述聚合物包含由以下化学式1表示的第一单元、由以下化学式2表示的第二单元、和由以下化学式3或4表示的第三单元；以及非富勒烯类电子受体。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
在化学式1至4中，
X1至X6彼此相同或不同，并且各自独立地为CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se或Te，
Y1和Y2彼此相同或不同，并且各自独立地为CR”、N、SiR”、P或GeR”，
A1和A2彼此相同或不同，并且各自独立地为卤素基团，
Cy1为经取代或未经取代的杂环，
Q1和Q2彼此相同或不同，并且各自独立地为O或S；以及
R、R'、R”和R1至R8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基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的胺基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
本说明书的另一个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；和设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，并且所述有机材料层包括光活性层，并且有机材料层中的一个或更多个层包含上述用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物。
有益效果
根据本说明书的一个实施方案的聚合物是导电材料，并且具有热稳定性、优异的溶解度和高的电子迁移率。因此，当用于有机太阳能电池时，可以获得优异的电特性。
此外，根据本说明书的一个实施方案的聚合物具有高的HOMO能级，并且当获得包含其的有机太阳能电池时，获得优异的效率。
通过将本说明书的实施方案中描述的聚合物与非富勒烯类电子受体一起用于有机太阳能电池中，可以提高电池效率。非富勒烯类电子受体具有这样的优点：与现有的基于富勒烯的电子受体(例如PCBM)相比，容易控制对光的吸收波长区域，并且吸收波长区域可以被控制成不与电子供体的吸收波长区域重叠，从而增加短路电流，并且与基于富勒烯的电子受体相比，热稳定性更优，因为电子受体材料彼此聚集的聚集现象发生较少。为了用这样的非富勒烯类电子受体获得有利的效率，需要使用吸收波长不重叠并且具有适当的HOMO和LUMO能级的电子供体，根据本说明书的一个实施方案的聚合物满足这样的特性并且可以与非富勒烯类电子受体形成适当的形态。
附图说明
图1是示出根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池的图。
图2是示出膜状态的聚合物5的UV-Vis光谱的图。
图3是示出膜状态的聚合物13的UV-Vis光谱的图。
[附图标记]
101：第一电极
102：电子传输层
103：光活性层
104：空穴传输层
105：第二电极
具体实施方式
在下文中，将更详细地描述本说明书。
在本说明书中，“单元”为聚合物的单体中包含的重复结构，以及意指其中单体通过聚合而键合在聚合物中的结构。
在本说明书中，“包含单元”的含义意指包含在聚合物的主链中。
在本说明书中，除非特别相反地声明，否则某部分“包括”某些构成要素的描述意指还能够包括其他构成要素，并且不排除其他构成要素。
在本说明书中，能级意指能量大小。因此，即使在以自真空能级的负(-)方向表示能级时，能级也应理解为意指相应能量值的绝对值。例如，HOMO能级意指从真空能级至最高占据分子轨道的距离。此外，LUMO能级意指从真空能级至最低未占分子轨道的距离。
本说明书的一个实施方案提供了一种用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物，所述组合物包含电子供体，所述电子供体包含聚合物，所述聚合物包含由以下化学式1表示的第一单元、由以下化学式2表示的第二单元、和由以下化学式3或4表示的第三单元；以及非富勒烯类电子受体。
特别地，聚合物包含由化学式2表示的第二单元。在本说明书的一个实施方案中，A1和A2取代苯环的邻位。这实现形成小域的低结晶度。因此，包含其的有机太阳能电池表现出优异的电特性，并且具有优异的效率和电流特性。
以下描述取代基的实例，然而，取代基不限于此。
术语“取代”意指与化合物的碳原子键合的氢原子变成另外的取代基，并且取代的位置没有限制，只要该位置是氢原子被取代的位置(即，取代基可以取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代基取代时，两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。
在本说明书中，术语“经取代或未经取代的”意指经选自以下的一个或更多个取代基取代：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基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；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，经以上例示的取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基取代，或者没有取代基。例如，“两个或更多个取代基相连接的取代基”可以包括联苯基。换句话说，联苯基可以为芳基，或者被解释为两个苯基相连接的取代基。
在本说明书中，酰亚胺基的碳原子数没有特别限制，但是优选为1至30。具体地，可以包括具有如下结构的化合物，然而，酰亚胺基不限于此。
在本说明书中，在酰胺基中，酰胺基的氮可以经具有1至30个碳原子的线性、支化或环状烷基、或者具有6至30个碳原子的芳基取代一次或两次。具体地，可以包括具有以下结构式的化合物，然而，酰胺基不限于此。
在本说明书中，卤素基团的实例可以包括氟、氯、溴或碘。
在本说明书中，烷基可以为线性的或支化的，并且虽然没有特别限制，但是碳原子数优选为1至50。其具体实例可以包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本说明书中，环烷基没有特别限制，但是优选具有3至60个碳原子。其具体实例可以包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等，但不限于此。
在本说明书中，烷氧基可以为线性、支化或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至20。其具体实例可以包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、异丙基氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基等，但不限于此。
在本说明书中，烯基可以为线性或支化的，并且虽然没有特别限制，但碳原子数优选为2至40。其具体实例可以包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、茋基、苯乙烯基等，但不限于此。
在本说明书中，当芳基为单环芳基时，碳原子数没有特别限制，但优选为6至25。单环芳基的具体实例可以包括苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。
在本说明书中，当芳基为多环芳基时，碳原子数没有特别限制，但优选为10至24。多环芳基的具体实例可以包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基、芴基等，但不限于此。
在本说明书中，芴基可以为经取代的，并且相邻取代基可以彼此键合以形成环。
当芴基为经取代的时，可以包括 等。然而，结构不限于此。
在本说明书中，杂环基是包含一个或更多个非碳的原子(即，杂原子)的基团，并且具体地，杂原子可以包括选自O、N、Se、S等的一个或更多个原子。杂环基的碳原子数没有特别限制，但优选为2至60。杂环基的实例可以包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、***基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、***基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲啶基(phenanthridyl)、菲咯啉基、噻唑基、异唑唑基、二唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本说明书中，胺基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。在胺基中，N原子可以经芳基、烷基、芳基烷基、杂环基等取代，并且胺基的具体实例可以包括甲基胺基、二甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、苯基胺基、萘基胺基、联苯基胺基、蒽基胺基、9-甲基-蒽基胺基、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、三苯基胺基等，但不限于此。
在本说明书中，芳氧基、芳基硫基和芳基磺酰基中的芳基与上述芳基的实例相同。芳氧基的具体实例可以包括苯氧基、对甲苯氧基、间甲苯氧基、3,5-二甲基-苯氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、对叔丁基苯氧基、3-联苯氧基、4-联苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲基-1-萘氧基、5-甲基-2-萘氧基、1-蒽氧基、2-蒽氧基、9-蒽氧基、1-菲氧基、3-菲氧基、9-菲氧基、苄氧基、对甲基苄氧基等，芳基硫基的实例可以包括苯基硫基、2-甲基苯基硫基、4-叔丁基苯基硫基等，以及芳基磺酰基的实例可以包括苯磺酰基、对甲苯磺酰基等，然而，芳氧基、芳基硫基和芳基磺酰基不限于此。
在本说明书中，烷基硫基和烷基磺酰基中的烷基与上述烷基的实例相同。烷基磺酰基的具体实例可以包括甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基等，但不限于此。
在本说明书中，烷基硫基意指由-S-R(R是烷基)表示的取代基，并且可以是线性、支化或环状的。烷基硫基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至20。其具体实例可以包括甲基硫基、乙基硫基、正丙基硫基、异丙基硫基、异丙基硫基、正丁基硫基、异丁基硫基、叔丁基硫基、仲丁基硫基、正戊基硫基、新戊基硫基、异戊基硫基、正己基硫基、3,3-二甲基丁基硫基、2-乙基丁基硫基、正辛基硫基、正壬基硫基、正癸基硫基、苄基硫基、对甲基苄基硫基等，但不限于此。
在本说明书中，杂环可以为环杂烷基、环杂烯基、环杂酮、脂族杂环、芳族杂环或其稠环，并且可以选自杂环基的实例，不同之处在于杂环不是一价的。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，X1为S。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，X2为S。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，X1为O。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，X2为O。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，Y1为CR”。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，Y2为CR”。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，R1为氢。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1中，R2为氢。
根据本说明书的一个实施方案，第一单元由以下化学式1-1表示。
[化学式1-1]
在化学式1-1中，
R1和R2具有与化学式1中相同的限定，以及
R11和R12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基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-1中，R11为经取代或未经取代的线性或支化烷氧基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-1中，R11为线性或支化烷氧基；经线性或支化烷氧基取代的芳基；或者经选自线性或支化烷基、线性或支化烷基硫基、和卤素基团中的一者或更多者取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-1中，R11为线性或支化烷氧基；经线性或支化烷氧基取代的苯基；经选自线性或支化烷基、线性或支化烷基硫基、和卤素基团中的一者或更多者取代的噻吩基；或者经线性或支化烷基取代的苯并噻吩基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-1中，R12为经取代或未经取代的线性或支化烷氧基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-1中，R12为线性或支化烷氧基；经线性或支化烷氧基取代的芳基；或者经选自线性或支化烷基、线性或支化烷基硫基、和卤素基团中的一者或更多者取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-1中，R12为线性或支化烷氧基；经线性或支化烷氧基取代的苯基；经选自线性或支化烷基、线性或支化烷基硫基、和卤素基团中的一者或更多者取代的噻吩基；或者经线性或支化烷基取代的苯并噻吩基。
根据本说明书的一个实施方案，第一单元由以下化学式1-2至1-7中的任一者表示。
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
在化学式1-2至1-7中，
A3和A4彼此相同或不同，并且各自独立地为卤素基团，
R111、R112、R211和R212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基；经取代或未经取代的甲硅烷基；或者经取代或未经取代的烷基硫基，以及
R311、R312、R411和R412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基；或者经取代或未经取代的烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R111为经取代或未经取代的线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R111为线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R111为支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R111为2-乙基己基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R112为经取代或未经取代的线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R112为线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R112为支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，R112为2-乙基己基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R211为经取代或未经取代的线性或支化烷基；未经取代或经烷基或芳基取代的甲硅烷基；或者经取代或未经取代的线性或支化烷基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R211为线性或支化烷基；未经取代或经线性烷基或芳基取代的甲硅烷基；或者线性或支化烷基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R211为支化烷基；经线性烷基取代的甲硅烷基；或支化烷基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R211为2-乙基己基；三丁基甲硅烷基；或2-乙基己基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R212为经取代或未经取代的线性或支化烷基；未经取代或经烷基取代的甲硅烷基；或者经取代或未经取代的线性或支化烷基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R212为线性或支化烷基；未经取代或经线性烷基取代的甲硅烷基；或者线性或支化烷基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R212为支化烷基；经线性烷基取代的甲硅烷基；或支化烷基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-3中，R212为2-乙基己基；三丁基甲硅烷基；或2-乙基己基硫基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R311为经取代或未经取代的线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R311为线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R311为支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R311为2-乙基己氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R312为经取代或未经取代的线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R312为线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R312为支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-4和1-5中，R312为2-乙基己氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-7中，R411和R412各自为经取代或未经取代的烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-7中，R411和R412各自为经取代或未经取代的线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-7中，R411和R412各自为支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-7中，R411和R412各自为支化C6-C15烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-7中，R411和R412各自为支化C8-C12烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-7中，R411和R412各自为2-丁基辛基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式1-2和1-6中，A3和A4各自为氟或氯。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式2中，X3为S。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式2中，X4为S。
根据本说明书的一个实施方案，第二单元由以下化学式2-1表示。
[化学式2-1]
在化学式2-1中，
R3至R6、A1和A2具有与化学式2中相同的限定。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式2中，R3至R6为氢。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式2中，A1和A2为氟。
根据本说明书的一个实施方案，第二单元由以下化学式2-2表示。
[化学式2-2]
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，Cy为包含N、O、S、Si、Ge、Te、P和Se中的一者或更多者作为杂原子的经取代或未经取代的杂环。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，Cy为包含N、O、S、Si、Ge、Te、P和Se中的一者或更多者作为杂原子的经取代或未经取代的单环5元或6元杂环。
根据本说明书的一个实施方案，第三单元由以下化学式3-1或3-2表示。
[化学式3-1]
[化学式3-2]
在化学式3-1和3-2中，
R7和R8具有与化学式3中相同的限定，
X7为CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se或Te，
Y3至Y6彼此相同或不同，并且各自独立地为CR”、N、SiR”、P或GeR”，
R、R'、R”、R9和R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；经取代或未经取代的烷基；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基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式4中，X5为S。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式4中，X6为NR。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式4中，Q1和Q2为O。
根据本说明书的一个实施方案，第三单元由以下化学式3-3至3-7中的任一者表示。
[化学式3-3]
[化学式3-4]
[化学式3-5]
[化学式3-6]
[化学式3-7]
在化学式3-3至3-7中，
R7和R8具有与化学式3中相同的限定，
R9、R10和R19彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；经取代或未经取代的烷基；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基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或者经取代或未经取代的烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或者经取代或未经取代的线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或者线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或线性烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或线性C1-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或线性C10-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为氢；或正十二烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为C3-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为C10-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R7为2-丁基辛氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或者经取代或未经取代的烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或者经取代或未经取代的线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或者线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或线性烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或线性C1-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或线性C10-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为氢；或正十二烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为C3-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为C10-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3中，R8为2-丁基辛氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为经取代或未经取代的烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为经取代或未经取代的线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为线性烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为氢；或线性C1-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为氢；或线性C10-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为正十二烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为C3-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为C10-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R7为2-丁基辛氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为经取代或未经取代的烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为经取代或未经取代的线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为线性或支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为线性烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为氢；或线性C1-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为氢；或线性C10-C20烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为正十二烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为C3-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为C10-C20支化烷氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-3和3-4中，R8为2-丁基辛氧基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5和3-6中，R7和R8为氢。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5中，R19为经取代或未经取代的烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5中，R19为经取代或未经取代的线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5中，R19为支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5中，R19为支化C6-C15烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5中，R19为支化C8-C12烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-5中，R19为2-乙基己基或2-丁基辛基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-6中，R9和R10彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的芳基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-6中，R9和R10彼此相同或不同，并且各自独立地为经线性或支化烷氧基取代的芳基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-6中，R9和R10彼此相同或不同，并且各自独立地为经线性或支化烷氧基取代的苯基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-6中，R9和R10彼此相同或不同，并且各自独立地为经线性烷氧基取代的苯基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-6中，R9和R10为经正辛氧基取代的苯基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-7中，R19为经取代或未经取代的烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-7中，R19为经取代或未经取代的线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-7中，R19为支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式3-7中，R19为2-乙基己基。
根据本说明书的一个实施方案，聚合物包含由以下化学式5表示的单元。
[化学式5]
在化学式5中，
l作为摩尔分数，为0<l<1的实数，
m作为摩尔分数，为0<m<1的实数，
l+m＝1，
A为由化学式1表示的第一单元，
B为由化学式2表示的第二单元，
C和C'彼此相同或不同，并且各自独立地为由化学式3或化学式4表示的第三单元，以及
n作为单元的重复数，为1至10000的整数。
本说明书的由化学式2-1表示的第二单元中的A1和A2与噻吩的S原子、或者由化学式2-1表示的第二单元中的A1和A2与由化学式1-1表示的第一单元的S原子彼此相互作用。
在本文中，彼此相互作用意指具有非共价键合相互作用的化学结构或形成化学结构的原子通过共价键以外的作用彼此影响，并且例如，可以意指硫属元素键合。
此外，在本说明书的一个实施方案中，通过由化学式3-3至3-7中的任一者表示的包含R7和R8的第三单元，R7和R8的O原子、由化学式2表示的第二单元的A1和A2、和由化学式1表示的第一单元的S原子可以彼此相互作用以形成平面结构。
因此，当包含根据本说明书的一个实施方案的聚合物时，可以引起电流增加，并且可以提供具有高效率的器件。
根据本说明书的一个实施方案，A为由化学式1-1表示的第一单元。
根据本说明书的一个实施方案，B为由化学式2-1表示的第二单元。
根据本说明书的一个实施方案，C为由选自化学式3-3至3-7中的任一者表示的第三单元。
根据本说明书的一个实施方案，C'为由选自化学式3-3至3-7中的任一者表示的第三单元。
根据本说明书的一个实施方案，聚合物包含由以下化学式5-1或5-2表示的单元。
[化学式5-1]
[化学式5-2]
在化学式5-1和5-2中，
X1至X6、Y1、Y2、R1至R8、Cy1、Q1、Q2、A1和A2具有与化学式1至4中相同的限定，
Cy11为经取代或未经取代的杂环，
Q11和Q12彼此相同或不同，并且各自独立地为O或S，
X15和X16彼此相同或不同，并且各自独立地为CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se或Te，
R、R'、R17和R18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基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的胺基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
l作为摩尔分数，为0<l<1的实数，
m作为摩尔分数，为0<m<1的实数，
l+m＝1，以及
n作为单元的重复数，为1至10000的整数。
根据本说明书的一个实施方案，聚合物包含由以下化学式5-3-1至5-3-3中的任一者表示的单元。
[化学式5-3-1]
[化学式5-3-2]
[化学式5-3-3]
在化学式5-3-1至5-3-3中，
A1至A4彼此相同或不同，并且各自独立地为卤素基团，
R107、R108、R207和R208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，
R111、R112、R211和R212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基；经取代或未经取代的甲硅烷基；或者经取代或未经取代的烷基硫基，
R411和R412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基；或者经取代或未经取代的烷氧基，
l作为摩尔分数，为0<l<1的实数，
m作为摩尔分数，为0<m<1的实数，
l+m＝1，以及
n作为单元的重复数，为1至10000的整数。
根据本说明书的一个实施方案，聚合物包含由以下化学式5-4至5-60中的任一者表示的单元。
[化学式5-4]
[化学式5-5]
[化学式5-6]
[化学式5-7]
[化学式5-8]
[化学式5-9]
[化学式5-10]
[化学式5-11]
[化学式5-12]
[化学式5-13]
[化学式5-14]
[化学式5-15]
[化学式5-16]
[化学式5-17]
[化学式5-18]
[化学式5-19]
[化学式5-20]
[化学式5-21]
[化学式5-22]
[化学式5-23]
[化学式5-24]
[化学式5-25]
[化学式5-26]
[化学式5-27]
[化学式5-28]
[化学式5-29]
[化学式5-30]
[化学式5-31]
[化学式5-32]
[化学式5-33]
[化学式5-34]
[化学式5-35]
[化学式5-36]
[化学式5-37]
[化学式5-38]
[化学式5-39]
[化学式5-40]
[化学式5-41]
[化学式5-42]
[化学式5-43]
[化学式5-44]
[化学式5-45]
[化学式5-46]
[化学式5-47]
[化学式5-48]
[化学式5-49]
[化学式5-50]
[化学式5-51]
[化学式5-52]
[化学式5-53]
[化学式5-54]
[化学式5-55]
[化学式5-56]
[化学式5-57]
[化学式5-58]
[化学式5-59]
[化学式5-60]
在化学式5-4至5-60中，
l作为摩尔分数，为0<l<1的实数，
m作为摩尔分数，为0<m<1的实数，
l+m＝1，以及
n作为单元的重复数，为1至10000的整数。
在本说明书的一个实施方案中，l为0.5。
在另一个实施方案中，m为0.5。
在本说明书的另一个实施方案中，l为0.75。
在本说明书的一个实施方案中，m为0.25。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物为无规聚合物。此外，无规聚合物具有提高的溶解度，这在器件制造过程中在时间和成本方面是经济有效的。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为经取代或未经取代的杂环基或者经取代或未经取代的芳基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为未经取代或经卤素基团、烷基或卤代烷基取代的杂环基；或者未经取代或经卤素基团、烷基或卤代烷基取代的芳基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为未经取代或经卤素基团、C1-C6烷基或C1-C6氟烷基取代的杂环基；或者未经取代或经卤素基团、C1-C6烷基或C1-C6卤代烷基取代的芳基。在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为4-(三氟甲基)苯基。
在本说明书的一个实施方案中，聚合物的端基为溴-噻吩基。
在另一个实施方案中，聚合物的端基可以为三氟-苯基。
根据本说明书的另一个实施方案，聚合物可以不具有端基。换句话说，聚合物可以是不具有封端的聚合物。
根据本说明书的一个实施方案，聚合物的数均分子量优选为5,000g/mol至1,000,000g/mol。
根据本说明书的一个实施方案，聚合物的分子量分布可以为1至10。优选地，聚合物的分子量分布为1至3。
随着分子量分布减小和数均分子量增加，获得有利的电特性和机械特性。
此外，数均分子量优选为100,000g/mol或更小，以便具有特定水平或更高的溶解度，这在使用溶液涂覆法时是有利的。
关于分子量，数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)使用氯苯作为溶剂通过GPC进行测量，以及分子量分布意指重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)的数值，即重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)。
可以基于下面描述的制备例制备聚合物。使用氯苯作为溶剂来将聚合物的各单元的单体与Pd2(dba)3和P(邻甲苯基)3一起引入，并使用微波反应器通过聚合制备聚合物。
根据本说明书的聚合物可以使用多步化学反应来制备。在通过烷基化反应、Grignard反应、Suzuki偶联反应、Stille偶联反应等制备单体之后，可以通过碳-碳偶联反应如Stille偶联反应来制备最终的聚合物。当待引入的取代基为硼酸或硼酸酯化合物时，可以使用Suzuki偶联反应，而当待引入的取代基为三丁基锡或三甲基锡化合物时，可以使用Stille偶联反应，然而，方法不限于此。
在本说明书的一个实施方案中，非富勒烯类电子受体由以下化学式A表示：[化学式A]
在化学式A中，
R201至R204彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂芳基，
A101至A108彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；卤素基团；或者经取代或未经取代的烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，R201至R204彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经烷基取代的芳基；或者未经取代或经烷基取代的杂芳基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，R201至R204彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经烷基取代的苯基；或者未经取代或经烷基取代的噻吩基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，R201至R204彼此相同或不同，并且各自独立地为经正己基取代的苯基；或经正己基取代的噻吩基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，R201至R204为经正己基取代的苯基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，R201至R204为经正己基取代的噻吩基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，A101至A108为氢；氟；或者线性或支化烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，A101至A104彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氟；或线性烷基。
根据本说明书的一个实施方案，在化学式A中，A101至A104彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氟；或甲基。
根据本说明书的一个实施方案，化学式A由以下化学式A-1至A-5中的任一者表示。
[化学式A-1]
[化学式A-2]
[化学式A-3]
[化学式A-4]
[化学式A-5]
在本说明书的一个实施方案中，电子供体与电子受体形成本体异质结(BHJ)。本体异质结意指电子供体材料和电子受体材料在有机太阳能电池的光活性层中混合在一起。。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体还可以包括除上述聚合物之外的另外的电子供体化合物或聚合物，或者可以仅由上述聚合物形成。
在本说明书的一个实施方案中，电子供体与电子受体可以以2:1至1:4的质量比，优选地以1:1至1:4的质量比包含在内。
在本说明书的一个实施方案中，用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物还包含添加剂。
在本说明书的一个实施方案中，添加剂的分子量为50g/mol至500g/mol。
在另一个实施方案中，添加剂是沸点为30℃至300℃的有机材料。
在本说明书中，有机材料意指包含至少一个或更多个碳原子的材料。
在一个实施方案中，添加剂还可以包括选自以下添加剂中的一种或两种类型的添加剂：1,8-二碘辛烷(DIO)、1-氯萘(1-CN)、二苯醚(DPE)、辛烷二硫醇和四溴噻吩。
相对于组合物或后面将描述的有机太阳能电池的光活性层的总体积，添加剂可以以0.1v/v％至5v/v％，特别地以0.3v/v％至0.8v/v％包含在内。
本说明书的一个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；和设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，并且所述有机材料层包括光活性层，其中有机材料层中的一个或更多个层包含根据上述实施方案的用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物。
在本说明书中，一个构件设置在另一构件“上”的描述不仅包括一个构件邻接另一构件的情况，而且还包括在这两个构件之间存在又一构件的情况。
根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池包括第一电极、光活性层和第二电极。在此，光活性层可以包含根据上述实施方案的用于有机太阳能电池的有机材料层的组合物。有机太阳能电池还可以包括基底、空穴传输层和/或电子传输层。
在本说明书的一个实施方案中，当有机太阳能电池接收来自外部光源的光子时，激子在电子供体与电子受体的界面处分离成电子和空穴。分离的空穴在通过电子供体经过空穴传输层之后从光活性层传输至阳极，分离的电子在通过电子受体经过电子传输层之后从光活性层传输至阴极。
在本说明书的一个实施方案中，有机材料层包括空穴传输层、空穴注入层、或同时进行空穴传输和空穴注入的层，并且空穴传输层、空穴注入层、或同时进行空穴传输和空穴注入的层包含所述聚合物。
在另一个实施方案中，有机材料层包括电子注入层、电子传输层、或同时进行电子注入和电子传输的层，并且电子注入层、电子传输层、或同时进行电子注入和电子传输的层包含所述聚合物。
图1是示出根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池的图，其具有其中电子传输层(102)、光活性层(103)、空穴传输层(104)和第二电极(105)顺序层合在第一电极(101)上的结构，然而，本说明书的有机太阳能电池的结构不限于此。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池还可以包括另外的有机材料层。有机太阳能电池可以通过使用同时具有多种功能的有机材料来减少有机材料层的数量。
在本说明书的一个实施方案中，第一电极是阳极，第二电极是阴极。在另一个实施方案中，第一电极是阴极，第二电极是阳极。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池可以具有其中按顺次序布置有阴极、光活性层和阳极的结构，或者可以具有其中按顺次序布置有阳极、光活性层和阴极的结构，然而，结构不限于此。
在另一个实施方案中，有机太阳能电池可以具有其中按顺次序布置有阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和阴极的结构，或者可以具有其中按顺次序布置有阴极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和阳极的结构，然而，结构不限于此。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池具有正常结构。正常结构可以是在基底上形成阳极。具体地，根据本说明书的一个实施方案，当有机太阳能电池具有正常结构时，形成在基底上的第一电极可以为阳极。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池具有倒置结构。倒置结构可以意指在基底上形成阴极。具体地，根据本说明书的一个实施方案，当有机太阳能电池具有倒置结构时，形成在基底上的第一电极可以为阴极。
在本说明书的一个实施方案中，有机太阳能电池具有串联结构。在这种情况下，有机太阳能电池可以包括两个或更多个光活性层。根据本说明书的一个实施方案的有机太阳能电池可以具有一个、两个或更多个层的光活性层。
在另一个实施方案中，可以在光活性层与空穴传输层之间或者在光活性层与电子传输层之间设置缓冲层。在此，还可以在阳极与空穴传输层之间设置空穴注入层。此外，还可以在阴极与电子传输层之间设置电子注入层。
本说明书中的基底可以包括具有优异的透明度、表面平滑度、易操作性和防水性的透明塑料基底或玻璃基底，但不限于此，并且可以使用通常用于有机太阳能电池的基底而没有限制。其具体实例包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰纤维素(TAC)等，但不限于此。
第一电极可以包含透明且具有优异导电性的材料，但不限于此。第一电极材料的实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌或金，或其合金；金属氧化物，例如锌氧化物、铟氧化物、铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)；金属和氧化物的组合，例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺；等等，但不限于此。
形成第一电极的方法没有特别限制，然而，第一电极可以通过使用诸如以下方法施加至基底的一个表面上或者以膜形式涂覆来形成：溅射、电子束、热沉积、旋涂、丝网印刷、喷墨印刷、刮涂或凹版印刷。
当在基底上形成第一电极时，可以使所得物经历清洗、除去水分和改性成亲水性的过程。
例如，在将图案化ITO基底按顺次序用清洗剂、丙酮和异丙醇(IPA)清洗之后，将ITO基底在热板上于100℃至150℃下干燥1分钟至30分钟，优选于120℃下干燥10分钟以除去水分，并且在基底被彻底清洗时，将基底表面改性成亲水性的。
通过如上表面改性，接合表面电势可以被保持在适合于光活性层的表面电势的水平。此外，在表面被改性时，可以容易地在第一电极上形成聚合物薄膜，并且可以改善薄膜的品质。
第一电极的预处理技术包括：a)利用平行板放电的表面氧化法、b)在真空下通过由UV射线产生的臭氧使表面氧化的方法、以及c)利用由等离子体产生的氧自由基的氧化方法。
可以根据第一电极或基底的状态选择上述方法中的一种。然而，不管使用哪种方法，通常优选的是防止第一电极或基底的表面上的氧离开，并且尽可能抑制水分和有机材料残留。在这种情况下，可以使预处理的实际效果最大化。
作为具体实例，可以使用通过由UV射线产生的臭氧使表面氧化的方法。在此，可以在超声清洗之后通过在热板上烘烤图案化ITO基底使图案化ITO基底完全干燥，将图案化ITO基底引入室内然后可以通过使用UV灯使氧气与UV光反应所产生的臭氧进行清洗。
然而，在本说明书中图案化ITO基底的表面改性的方法没有特别限制，并且可以使用使基底氧化的任何方法。
第二电极可以包含具有小的功函数的金属，但不限于此。其具体实例可以包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金；或者多层结构材料，例如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、Al:Li、Al:BaF2和Al:BaF2:Ba；等等，但不限于此。
第二电极可以通过在具有5×10-7托或更小的真空度的热沉积装置内进行沉积而形成，然而，形成不限于这种方法。
空穴传输层和/或电子传输层材料起将在光活性层中分离的电子和空穴有效地传输至电极的作用，并且材料没有特别限制。
空穴传输层材料可以包括掺杂有聚(苯乙烯磺酸)的聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT:PSS)、钼氧化物(MoOx)、钒氧化物(V2O5)、镍氧化物(NiO)、钨氧化物(WOx)等，但不限于此。
电子传输层材料可以包括提取电子的金属氧化物，并且可以具体地包括8-羟基喹啉的金属配合物、包含Alq3的配合物、包含Liq的金属配合物、LiF、Ca、钛氧化物(TiOx)、锌氧化物(ZnO)、碳酸铯(Cs2CO3)等，但不限于此。
光活性层可以通过将包含电子供体和电子受体的组合物溶解在有机溶剂中，然后使用诸如旋涂、浸涂、丝网印刷、喷涂、刮刀和刷涂的方法涂覆溶液来形成，然而，方法不限于此。
下文中，将参照实施例详细地描述本说明书以具体描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以被修改成各种其他形式，并且本说明书的范围不应解释为受限于以下描述的实施例。提供本说明书的实施例是为了向本领域普通技术人员更充分地描述本说明书。
[聚合物的合成]
合成例1
使用氯苯作为溶剂将单体A-1、B-1和C-1与Pd2(dba)3和P(邻甲苯基)3一起引入，并使用微波反应器使其聚合以制备以下聚合物1。
合成例2
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物2，不同之处在于使用以下单体A-2代替单体A-1。
合成例3
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物3，不同之处在于使用以下单体C-2代替单体C-1。
合成例4
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物4，不同之处在于使用以下单体A-2代替单体A-1，并使用以下单体C-2代替单体C-1。
合成例5
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物5，不同之处在于使用以下单体A-3代替单体A-1。膜状态的聚合物5的UV-Vis光谱示于图2中。
合成例6
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物6，不同之处在于使用以下单体A-4代替单体A-1。
合成例7
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物7，不同之处在于使用以下单体C-3代替单体C-1。
合成例8
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物8，不同之处在于使用以下单体A-2代替单体A-1，并使用以下单体C-3代替单体C-1。
合成例9
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物9，不同之处在于使用以下单体A-3代替单体A-1，并使用以下单体C-3代替单体C-1。
合成例10
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物10，不同之处在于使用以下单体C-4代替单体C-1。
合成例11
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物11，不同之处在于使用以下单体A-2代替单体A-1，并使用以下单体C-4代替单体C-1。
合成例12
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物12，不同之处在于使用以下单体A-3代替单体A-1，并使用以下单体C-4代替单体C-1。
合成例13
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物13，不同之处在于使用以下单体A-3代替单体A-1。膜状态的聚合物13的UV-Vis光谱示于图3中。
合成例14
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物14，不同之处在于使用以下单体A-4代替单体A-1。
合成例15
以与合成例1中相同的方式制备以下聚合物15，不同之处在于使用以下单体A-5代替单体A-1。
合成例1至15中制备的聚合物的分子量和分子量分布示于下表1中。
[表1]
在表1中，关于分子量，数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)使用氯苯作为溶剂通过GPC进行测量，以及分子量分布意指重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)的数值，即重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)。
以上仅说明了聚合物1至15的合成方法，然而，可以通过适当改变根据本说明书的一个实施方案的化学式1、2和3、或者化学式1、2和4的取代基来合成除上述聚合物之外的聚合物。
[有机太阳能电池的制造]
实施例1.
通过将聚合物1和以下化学式A-1(Solarmer Materials Inc.)以1:2的重量比溶解在氯苯(CB)中来制备复合溶液。在此，浓度被调节至2重量％，并且有机太阳能电池采用ITO/ZnO/光活性层/MoO3/Ag的倒置结构。
具体地，在基底上形成ITO作为第一电极，使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对ITO基底进行超声波清洗，并对ITO表面进行臭氧处理10分钟。
在ITO上，旋涂ZnO以形成电子传输层(厚度40nm)。然后，将聚合物1和以下化学式A-1的复合溶液旋涂在电子传输层上以形成光活性层(厚度100nm)，并通过沉积MoO3至10nm的厚度来在光活性层上形成空穴传输层。最后，为了形成第二电极，使用热蒸镀器在3×10-8托的真空下将Ag沉积至100nm的厚度，制造了有机太阳能电池。
[化学式A-1]
实施例2.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用以下化学式A-2(Solarmer Materials Inc.)代替化学式A-1。
[化学式A-2]
实施例3.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物2代替聚合物1。
实施例4.
以与实施例3中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用化学式A-2(Solarmer Materials Inc.)代替化学式A-1。
实施例5.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物3代替聚合物1。
实施例6.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物4代替聚合物1。
实施例7.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物5代替聚合物1。
实施例8.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物6代替聚合物1。
实施例9.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物7代替聚合物1。
实施例10.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物8代替聚合物1。
实施例11.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物9代替聚合物1。
实施例12.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物10代替聚合物1。
实施例13.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物11代替聚合物1。
实施例14.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物12代替聚合物1。
实施例15.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物13代替聚合物1。
实施例16.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物14代替聚合物1。
实施例17.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用聚合物15代替聚合物1。
比较例1.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用以下比较聚合物1代替聚合物1。
[比较聚合物1]
(数均分子量(Mn)：67,800，重均分子量(Mw)：101,460)
比较例2.
以与比较例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用化学式A-2代替化学式A-1。
比较例3.
以与实施例1中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用基于富勒烯的化合物PCBM代替化学式A-1，并且复合溶液中聚合物1和PCBM的浓度采用为4重量％。
比较例4.
以与实施例3中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用基于富勒烯的化合物PCBM代替化学式A-1，并且复合溶液中聚合物2和PCBM的浓度采用为4重量％。
比较例5.
以与实施例7中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用基于富勒烯的化合物PCBM代替化学式A-1，并且复合溶液中聚合物5和PCBM的浓度采用为4重量％。
比较例6.
以与实施例8中相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用基于富勒烯的化合物PCBM代替化学式A-1，并且复合溶液中聚合物6和PCBM的浓度采用为4重量％。
在100mW/cm2(AM 1.5)的条件下测量实施例1至17和比较例1至6中制造的有机太阳能电池的光电转换特性，结果示于下表2中。
[表2]
Voc意指开路电压，Jsc意指短路电流，FF意指填充因子，以及η意指能量转换效率。开路电压和短路电流分别为电压-电流密度曲线的四个象限中的x轴截距和y轴截距，并且随着这两个值增加，太阳能电池效率优选地提高。此外，填充因子是将可以在曲线内绘制的矩形的面积除以短路电流与开路电压的乘积的值。当将这三个值除以所照射的光的强度时，可以获得能量转换效率，并且值越高越优选。
表2中，根据本说明书的一个实施方案的第二单元包含其中两个F取代苯环的邻位的结构，因此，两个F与第二单元的噻吩的S原子相互作用，并与第一单元和第三单元相互作用，这增加了聚合物平面性，从而增加溶解度并具有优异的电子特性。因此，可以看出，包含其的实施例1至17的有机太阳能电池与包含其中第二单元的两个F取代苯环的对位的结构的比较聚合物1相比，具有更高的电流值，并且具有优异的能量转换效率。
具体地，聚合物2和聚合物14包含这样的结构：其中本说明书的第一单元的Y1和Y2为CR”，并且R”为卤素基团氟或氯、和经支化烷基取代的噻吩基，因此，可以看出，第一单元的卤素原子和噻吩的S、第三单元的O、以及第二单元的噻吩的S和键合至苯环的邻位的两个F彼此相互作用，从而实现优异的电特性，并且包含其的有机太阳能电池的效率非常优异。
此外，确定使用非富勒烯类化合物作为电子受体的实施例1至17的有机太阳能电池与使用基于富勒烯的化合物的比较例3至6的有机太阳能电池相比，具有显著更高的能量转换效率。因此，确定根据本说明书的一个实施方案的聚合物与非富勒烯类电子受体一起具有非常优异的效率。
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