包含引达省-4-酮衍生物的共轭聚合物、其制备方法和包括其的光伏装置
阅读说明：本技术 包含引达省-4-酮衍生物的共轭聚合物、其制备方法和包括其的光伏装置 (Conjugated polymer comprising indacen-4-one derivative, method for preparing same, and photovoltaic device comprising same ) 是由 加布里尔·比安奇 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：一种具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物：其中,-R-1和R-2彼此相同或不同,优选彼此相同,选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷基；任选取代的环烷基；任选取代的芳基；任选取代的杂芳基；直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷氧基；R-4-O-[CH-2-CH-2-O]-m-聚氧乙烯基,其中R-4选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷基,并且m是1至4范围内的整数；-R-5-OR-6基团,其中R-5选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)亚烷基,并且R-6表示氢原子或者选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷基,或者选自R-4-[-OCH-2-CH-2-]-p-聚氧乙烯基,其中R-4具有如上所报告的相同含义并且p是1至4范围内的整数；-COR-7基团,其中R-7选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷基；-COOR-8基团,其中R-8选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷基；或者它们表示-CHO基团,或者氰基(-CN)基团；-R-3选自直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷基；任选取代的环烷基；任选取代的芳基；直链或支链的C-1-C-(30),优选C-2-C-(20)烷氧基；-n是10至500范围内,优选20至300范围内的整数。所述包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以有利地用于构建在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置),诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)。(A conjugated polymer comprising derivatives of indacen-4-one having the general formula (I): wherein, -R 1 And R 2 Identical or different from each other, preferably identical to each other, selected from linear or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 An alkyl group; optionally substituted cycloalkyl; optionally substituted aryl; optionally substituted heteroaryl; straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 An alkoxy group; r 4 ‑O‑[CH 2 ‑CH 2 ‑O] m -polyoxyethylene group, wherein R 4 Selected from straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 Alkyl, and m is an integer ranging from 1 to 4; -R 5 ‑OR 6 Group, wherein R 5 Selected from straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 Alkylene, and R 6 Represents a hydrogen atom or is selected from linear or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 Alkyl, or selected from R 4 ‑[‑OCH 2 ‑CH 2 ‑] p -polyoxyethylene group, wherein R 4 Have the same meaning as reported above and p is an integer ranging from 1 to 4; -COR 7 Group, wherein R 7 Selected from straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 An alkyl group; -COOR 8 Group, wherein R 8 Selected from straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 An alkyl group; or they represent a-CHO group, or a cyano (-CN) group; -R 3 Selected from straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 An alkyl group; optionally substituted cycloalkyl; optionally substituted aryl; straight or branched C 1 ‑C 30 Preferably C 2 ‑C 20 An alkoxy group; -n is an integer ranging from 10 to 500, preferably ranging from 20 to 300. The conjugated polymers comprising derivatives of indacen-4-one can be advantageously used in photovoltaic devices (or solar devices) built on rigid supports or on flexible supports, such as, for example, photovoltaic cells (or solar cells), photovoltaic modules (or solar modules).)
技术领域
本发明涉及一种包含引达省-4-酮(indacen-4-one)的衍生物的共轭聚合物。
更特别地，本发明涉及一种包含含有硫的引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物。
所述包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以有利地用于构建在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)。
因此，本发明还涉及一种在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)，其包括所述包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物。
背景技术
光伏装置(或太阳能装置)是能够将光辐射的能量转换为电能的装置。当前，大多数可以用于实际应用的光伏装置(或太阳能装置)利用无机类型的光活性材料(特别是高纯度晶体硅)的化学-物理性能。然而，由于硅的高生产成本，科学研究已经有一段时间致力于开发具有共轭结构(低聚物或聚合物)的有机类型的替代材料，以获得有机光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如有机光伏电池(或太阳能电池)。实际上，与高纯度晶体硅不同，所述有机材料的特征在于相对容易合成，并且生产成本低，相应有机光伏装置(或太阳能装置)的重量减轻，以及允许在其中使用该有机材料的光伏装置(或太阳能装置)的寿命周期结束时回收所述有机材料。
上述优点使得使用所述有机类型的材料在能量和经济方面具有吸引力，尽管与无机光伏装置(或太阳能装置)相比，由此获得的有机光伏装置(或太阳能装置)的任何效率(η)较低。
有机光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如有机光伏电池(或太阳能电池)的操作是基于电子-受体化合物和电子-给体化合物的组合使用。在现有技术中，在有机光伏装置(或太阳能装置)中最常使用的电子-受体化合物是富勒烯衍生物，特别是PC61BM(6,6-苯基-C61-丁酸甲酯)或PC71BM(6,6-苯基-C71-丁酸甲酯)，其在与选自π-共轭聚合物，诸如例如聚噻吩(η>5％)、聚咔唑(η>6％)、聚(噻吩并噻吩)苯并二噻吩(PTB)(η>8％)的衍生物中的电子-给体化合物混合时产生最高的效率。
已知在有机光伏电池(或太阳能电池)中将光转换为电流的基本过程通过以下阶段发生：
1.通过电子-给体化合物吸收光子，伴随有激子的形成，即一对“电子-电子间隙(或空穴)”电荷载流子；
2.激子扩散到电子-给体化合物的区域中，直至与电子-受体化合物的界面；
3.激子解离为两个电荷载流子：接受相中(即在电子-受体化合物中)的电子(-)和在给体相中(即在电子-给体化合物中)的电子间隙[(或空穴)(+)]；
4.如此形成的电荷传输到阴极(借助于电子-受体化合物的电子)和阳极(借助于电子-给体化合物的电子间隙(或空穴))，其中在有机光伏电池(或太阳能电池)中产生电流。
伴随有激子形成的光吸收和随后到电子-受体化合物的电子转移的过程涉及电子从电子-给体化合物的HOMO(“最高占据分子轨道”)到LUMO(“最低未占据分子轨道”)的激发，以及随后从那里传送到电子-受体化合物的LUMO。
由于有机光伏电池(或太阳能电池)的效率取决于通过激子的解离产生的自由电子的数量，其又可能与所吸收的光子数量直接相关，所以电子-给体化合物的最影响此效率的结构特性之一是在电子-给体化合物的HOMO和LUMO轨道之间的能量差，或者所谓的带隙。特别地，电子-给体化合物能够收集并有效地将光子转换成电能(或所谓的“光捕集”或“光子捕集”过程)的波长的最大值取决于此差异。为了获得可接受的电流，带隙(即在给体化合物的HOMO和LUMO之间的能量差)在一方面需要为不是太高以允许吸收最大数量的光子的同时，另一方面必须不是太低，因为这可能降低在装置的电极处的电压。
以最简单的操作方式，通过在两个电极(通常由氧化铟锡(ITO)(阳极)和铝(Al)(阴极)组成)之间引入电子-受体化合物和电子-给体化合物的混合物的薄层(约100纳米)(被称为“本体异质结”的结构)，来制造有机光伏电池(或太阳能电池)。通常，为了制得这种类型的层，制备两种化合物的溶液，并且随后，使用适当的沉积技术，诸如例如旋涂、喷涂、喷墨印刷等，由此溶液在阳极[氧化铟锡(ITO)]上形成光活性膜。最后，在干燥后的膜上沉积对电极(即铝阴极(Al))。任选地，在电极和光活性膜之间，可以引入其他的附加层(通常称为缓冲层)，这些附加层能够发挥电、光或机械性质的特定功能。
通常，为了促进电子间隙(或空穴)到达阳极[氧化铟锡(ITO)]，并且同时阻挡电子的传输，由此改善电极对电荷的捕集以及抑制复合现象，在如上所述由受体化合物和给体化合物的混合物形成光活性膜之前，使用适当的沉积技术，诸如例如旋涂、喷涂、喷墨印刷等，由PEDOT:PSS[聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐]的水性悬浮液来沉积膜。
在制造有机光伏电池(或太阳能电池)中最常使用的电子-给体化合物是区域规整聚(3-己基噻吩)(P3HT)。这种聚合物具有最佳的电子和光学特性(良好的HOMO和LUMO轨道值、良好的摩尔吸收系数)、在用于制造光伏电池(或太阳能电池)的溶剂中的良好溶解度以及电子空穴的离散迁移率。
可以有利地用作电子-给体化合物的聚合物的其他实例是：聚合物PCDTBT{聚[N-9"-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑]}、聚合物PCPDTBT{聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']-二噻吩)-交替-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)]}。
还已知含有苯并二噻吩单元的电子-给体化合物，其具有类似于聚(3-己基噻吩)(P3HT)的结构，然而其中的噻吩单元借助于苯环被平面化。这一特性以及降低所述电子-给体化合物的氧化电位改善它们在空气中的稳定性，并且确保它们在光活性膜的生产期间的快速充填并因此确保高分子序：这转化为优异的电荷[电子或电子间隙(空穴)]的传输性能。因此，使用含有苯并二噻吩单元的电子-给体化合物可以允许具有改善性能的光伏装置的实现。
例如，Huo L.等人在以下文章中描述了含有苯并二噻吩单元的电子-给体化合物："Synthesis of a polythieno[3,4-b]thiophene derivative with a low-lyingHOMO level and its application in polymer solar cells(具有低HOMO能级的聚噻吩并[3,4-b]噻吩衍生物的合成及其在聚合物太阳能电池中的应用)"，ChemicalCommunication(2011)，第47卷，第8850-8852页。所述文章描述了用于在具有低HOMO值的平面苯并二噻吩与噻吩并[3,4-b]噻吩单元之间的共聚的聚噻吩并[3,4-b]噻吩衍生物的制备。
已知的是，苯并二噻吩和/或其异构体[例如，苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩或(BDT)和苯并[2,1-b:3,4-b']二噻吩或(BDP)]是非常关注的化合物，其合成已成为许多研究项目的主题。
通常，在高效光伏电池中使用的电子-给体材料几乎完全由聚合物表示，其中富电子单元与贫电子单元交替出现。关于所述聚合物的更多细节例如可以在以下文章中找到：Yu L.等人，"How to design low band-gap polymers for highly efficient organicsolar cells(如何设计用于高效有机太阳能电池的低带隙聚合物)"，Materials Today(2014)，第17卷，第11期，第11-15页；You W.等人："Structure-Property Optimizationsin Donor Polymers via Electronics,Substituents,and Side Chains Toward HighEfficiency Solar Cells(朝向高效太阳能电池的经由电子、取代基和侧链的给体聚合物的结构-性能优化)"，Macromolecular Rapid Communications(2012)，第33卷，第1162-1177页；Havinga E.E.等人："A new class of small band-gap organic polymerconductors(新类别的小带隙有机聚合物导体)"，Polymer Bulletin(1992)，第29卷，第119-126页。
然而，所述电子-给体聚合物并不总是最佳的。实际上，由于对于大约1.8eV的能量值(对应于具有约700nm的波长的辐射)来说，到达地球表面的太阳辐射的光子流是最大的，因为作为许多上述电子-给体聚合物的特征的高带隙值(通常大于2eV-3eV)，所以所谓的“光捕集”或“光子捕集”过程不是非常有效，并且仅总太阳辐射的一部分被转化为电能。
为了改善所谓的“光捕集”或“光子捕集”过程的产量，并且由此改善有机光伏(或太阳能)装置的效率，因此必须识别能够捕获并转换具有较低能量的太阳辐射波长的新型电子-给体聚合物，即特征在于带隙值比典型地用作电子-给体的聚合物的带隙值更低的电子-给体聚合物。
出于此目的，因此在本领域中已经做出努力以识别具有低带隙值(即带隙值小于2eV)的电子-给体聚合物。
例如，用于获得具有低带隙值的电子-给体聚合物的最常用策略之一是合成包含富电子单元(给体)和贫电子单元(受体)的交替共轭聚合物。这样的合成例如由Chen J.等人描述于以下文章："Development of Novel Conjugated Donor Polymers for High-Efficiency Bulk-Heterojunction Photovoltaic Devices(用于高效本体-异质结光伏装置的新型共轭给体聚合物的开发)"，Account of Chemical Research(2009)，第42(11)卷，第1709-1718页。
以本申请人名义的国际专利申请WO 2016/180988涉及一种引达省-4-酮的衍生物，其可以有利地用作在具有低带隙值(即带隙值小于2eV)的电子-给体聚合物的合成中的单体单元，该电子-给体聚合物又可以用于光伏(或太阳能)装置的构建。
发明内容
因此，申请人提出了寻找具有低带隙值(即带隙值小于2eV)的电子-给体聚合物的问题，该电子-给体聚合物能够提供更高的性能，特别是在其中使用它们的光伏装置(或太阳能装置)的如以下所述计算的能量转换效率(PCEav)方面，二者均相对于已知的电子-给体聚合物以及相对于在以上报告的国际专利申请WO 2016/180988中具体描述的电子-给体聚合物。
申请人现已发现，在以上报告的国际专利申请WO 2016/180988中未具体描述的一些电子-给体聚合物，特别是以下报告的具有特定通式(I)的包含含有硫的引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物，能够提供上述性能。所述包含含有硫的引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以有利地用于构建在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)。更特别地，所述包含含有硫的引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物具有低的带隙值(即小于2eV的带隙值)，并且能够提供更高的性能，特别是在其中使用它们的光伏装置(或太阳能装置)的如以下所述计算的能量转换效率(PCEav)方面，二者均相对于已知的电子-给体聚合物以及相对于在以上报告的国际专利申请WO 2016/180988中具体描述的电子-给体聚合物。
因此，本发明的主题是一种具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物：
其中：
-R1和R2彼此相同或不同，优选彼此相同，选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；任选取代的环烷基；任选取代的芳基；任选取代的杂芳基；直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷氧基；R4-O-[CH2-CH2-O]n-聚氧乙烯基，其中R4选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基，并且n是1至4范围内的整数；-R5-OR6基团，其中R5选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20亚烷基，并且R6表示氢原子或者选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基，或者选自R4-[-OCH2-CH2-]p-聚氧乙烯基，其中R4具有如上所述的相同含义并且p是1至4范围内的整数；-COR7基团，其中R7选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；-COOR8基团，其中R8选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C30烷基；或者它们表示-CHO基团，或者氰基(-CN)基团；
-R3选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；任选取代的环烷基；任选取代的芳基；直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷氧基；
-n是10至500范围内，优选20至300范围内的整数。
出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有规定，否则数值范围的定义总是包括极限值。
出于本说明书和所附权利要求书的目的，术语"包含"也包括术语"其基本上由……组成"或"其由……组成"。
术语"C1-C30烷基"应理解为是指直链或支链的、饱和或不饱和的具有1至30个碳原子的烷基。C1-C30烷基的具体实例是：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、乙基己基、己基、庚基、正辛基、壬基、癸基、十二烷基、3,7-二甲基辛基、2-乙基己基、2-丁基辛基、2-己基癸基、2-辛基癸基、2-辛基十二烷基、2-癸基十四烷基。
术语“环烷基”应理解为是指具有3至30个碳原子的环烷基。所述环烷基可以任选地被一个或多个彼此相同或不同，选自以下各项的基团取代：卤素原子，诸如例如氟、氯、溴，优选氟；羟基；C1-C12烷基；C1-C12烷氧基；C1-C12硫代烷氧基；C3-C24三-烷基硅烷基；聚氧乙烯基；氰基；氨基；C1-C12单-或二-烷基氨基；硝基。环烷基的具体实例是：环丙基、2,2-二氟环丙基、环丁基、环戊基、环己基、甲基环己基、甲氧基环己基、氟环己基、苯基环己基、萘烷、松香基(abiethyl)。
术语"芳基"应理解为是指含有6至60个碳原子的芳族碳环基团。所述芳基可以任选地被一个或多个基团取代，这些基团彼此相同或不同，选自：卤素原子，诸如例如氟、氯、溴，优选氟；羟基；C1-C12烷基；C1-C12烷氧基；C1-C12硫代烷氧基；C3-C24三-烷基硅烷基；聚氧乙烯基；氰基；氨基；C1-C12单-或二-烷基氨基；硝基。芳基的具体实例是：苯基、甲基苯基、三甲基苯基、甲氧基苯基、羟基苯基、苯氧基苯基、氟苯基、五氟苯基、氯苯基、溴苯基、硝基苯基、二甲基氨基苯基、萘基、苯基萘基、菲、蒽。
术语"杂芳基"应理解为是指含有4至60个碳原子和1至4个选自氮、氧、硫、硅、硒、磷的杂原子的芳族杂环的、五或六原子基团，以及苯并稠合或杂二环基团。所述杂芳基可以任选地被一个或多个基团取代，这些基团彼此相同或不同，选自：卤素原子，诸如例如氟、氯、溴，优选氟；羟基；C1-C12烷基；C1-C12烷氧基；C1-C12硫代烷氧基；C3-C24三-烷基硅烷基；聚氧乙烯基；氰基；氨基；C1-C12单-或二-烷基氨基；硝基。杂芳基的具体实例是：吡啶、甲基吡啶、甲氧基吡啶、苯基吡啶、氟吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪、四嗪、喹啉、喹喔啉、喹唑啉、呋喃、噻吩、己基噻吩、溴噻吩、二溴噻吩、吡咯、噁唑、噻唑、异噁唑、异噻唑、噁二唑、噻二唑、吡唑、咪唑、三唑、四唑、吲哚、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并噁二唑、苯并噻二唑、苯并吡唑、苯并咪唑、苯并三唑、三唑并吡啶、三唑并嘧啶、香豆素。
术语"C1-C30烷氧基"应理解为是指包含结合直链或支链的、饱和或不饱和的C1-C30烷基的氧原子的基团。C1-C30烷氧基的具体实例是：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊氧基、己氧基、2-乙基己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十二烷氧基、2-丁基辛氧基、2-己基癸基辛基、2-辛基癸氧基、2-癸基十四烷氧基。
术语"C1-C30亚烷基"是指具有1至30个碳原子的直链或支链的亚烷基。C1-C30亚烷基的具体实例是：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚叔丁基、亚戊基、乙基亚己基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基。
术语“聚氧乙烯基”应理解为是指分子中具有氧乙烯单元的基团。聚氧乙烯基的具体实例是：甲氧基-乙烯氧基、甲氧基-二乙烯氧基、3-氧杂丁氧基(3-oxatetraoxyl)、3,6-二氧杂庚氧基、3,6,9-三氧杂癸氧基、3,6,9,12-四氧十六烷氧基。
根据本发明的一个优选实施方案，在所述通式(I)中：
-R1和R2彼此相同，选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；优选地它们是3,7-二甲基辛基，或者十二烷基；
-R3选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基；优选地它是2-辛基十二烷基；
-n是20至300范围内的整数。
作为本发明的主题的具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以借助于本领域已知的方法获得。
例如，作为本发明的主题的具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以通过以下方法来获得，该方法包括使至少一种具有通式(II)的卤代引达省-4-酮衍生物：
其中R1和R2具有如上所述的相同含义，并且X表示卤素原子，诸如例如氯、溴、碘，优选溴，与至少一种具有通式(III)的被噻吩基二取代的苯并三唑反应：
其中R2具有如上所述的相同含义并且Q表示Sn(R)3基团，其中R彼此相同或不同，选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基，或者表示B(OR')3基团，其中R'彼此相同或不同，表示氢原子，或者选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基，或者OR'基团与它们结合的其他原子一起可以形成具有以下式之一的杂环：
其中R'彼此相同或不同，表示氢原子，或者选自直链或支链的C1-C30，优选C2-C20烷基。
可以根据本领域已知的技术，如例如由Xu J.等人在文章"Effect offluorination of the electrochromic performance of benzothiadiazole-baseddonor-acceptor copolymers(氟化对基于苯并噻二唑的给体-受体共聚物的电致变色性能的影响)"，Journal of Materials Chemistry(2015)，第3卷，第5589-5597页中描述的技术来进行以上提及的方法。
关于用于制备作为本发明的主题的具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物的更多细节，例如在以上提及的以本申请人名义且并入本文作为参考的国际专利申请2016/180988中和在以下实施例中都可以找到。
如上所提及的，所述包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物可以有利地用于构建在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)。
因此，本发明还涉及在刚性支撑件上或在柔性支撑件上的光伏装置(或太阳能装置)，诸如例如光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)，其包括至少一种具有通式(I)的包含引达省-4-酮的衍生物的共轭聚合物。
具体实施方式
以下报告的图5代表了在以下报告的实施例4-7中使用的倒置聚合物光伏电池(或太阳能电池)的横截面视图。
参考图5，该倒置聚合物光伏电池(或太阳能电池(1)包括：
-透明玻璃支撑件(7)；
-氧化铟锡(ITO)阴极(2)；
-包含氧化锌(ZnO)的阴极缓冲层(3)；
-包含区域规整聚(3-己基噻吩)(P3HT)和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)的光活性材料层(4)；
-包含PEDOT:PSS[聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐]的阳极缓冲层(5)；
-银(Ag)的阳极(6)。
为了更好地理解本发明并将其付诸实践，以下是本发明的一些说明性且非限制性的实施例。
实施例
分子量测定
使用HT5432柱，利用三氯苯洗脱剂，在80℃下，在WATERS 150C仪器上，通过凝胶渗透色谱法(GPC)，来测定通过按照以下报告的实施例进行操作而获得的作为本发明主题的共轭聚合物的分子量。
报告了重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和对应于Mw/Mn比的多分散指数(PDI)。
光学带隙的测定
根据以下程序，通过UV-Vis-NIR光谱法，已经表征了通过按照以下实施例进行操作而获得的作为本发明主题的共轭聚合物，以在溶液中或在薄膜上测定光学带隙的能量实体。
在其中在溶液中测量光学带隙的情况下，将聚合物溶解在甲苯、氯仿、氯苯、二氯苯、三氯苯或另一种合适的溶剂中。将由此获得的溶液放入石英比色皿中，并借助于PerkinElmerλ950双光束、双单色仪UV-Vis-NIR分光光度计在范围200nm-850nm内以透射模式进行分析，其中带宽为2.0nm，扫描速度为220nm/min并且步长为1nm，使用仅含有用作参照的溶剂的相同石英比色皿作为参考。
在其中在薄膜上测量光学带隙的情况下，将单体或聚合物溶解在甲苯、氯仿、氯苯、二氯苯、三氯苯或另一种合适的溶剂中，得到浓度为约10mg/ml的溶液，将其沉积(对于旋涂)在Suprasil石英载片上。使用Perkin Elmerλ950双光束、双单色仪、UV-Vis-NIR分光光度计，在范围200nm-850nm内，对所得薄膜以透射模式进行分析，其中带宽为2.0nm，扫描速度为220nm/min并且步长为1nm，使用按照原样使用的相同Suprasil石英载片作为参考。
通过测量与从价带(VB)到导带(CB)的跃迁相对应的吸收边缘，来从透射光谱估算光学带隙。对于边缘的测定，使用在拐点处与吸收带相切的直线与X轴的交点。
拐点(λF，yF)由一阶导数光谱的最小坐标确定，以λ’min和y’min表示。
在拐点(λF，yF)处与UV-Vis光谱相切的直线的方程为如下：
y＝y’min+λyF–y’minλ’min
最后，根据与X轴ψ ＝0的相交的条件，获得以下结果：
λEDGE＝(y’minλ’min-yF)/y’min
因此，通过测量一阶导数光谱的最小坐标和来自UV-Vis光谱的相应吸光度值yF，直接通过置换获得λEDGE。
相应的能量为：
EEDGE＝hvEDGE＝h c/λEDGE
其中：
-h＝6.626 10-34J s；
-c＝2.998 108m s-1；
这就是说：
EEDGE＝1.988 10-16J/λEDGE(nm)。
最后，要记住的是，1J＝6.241018eV，我们得到：
EEDGE＝1240eV/λEDGE(nm)。
HOMO和LUMO的测定
使用循环伏安法(CV)技术来进行通过根据以下实施例进行操作而获得的作为本发明主题的共轭聚合物的HOMO和LUMO值的测定。利用此技术，可以测量要检查样品的自由基阳离子和自由基阴离子的形成电位的值。将这些值插入适当的方程式中，允许获得所讨论的聚合物的HOMO和LUMO值。在HOMO和LUMO之间的差给出了电化学带隙的值。
电化学带隙的值通常高于光学带隙的值，因为在执行循环伏安法(CV)期间，加入了中性化合物并经历构象重组，其中能隙增大，而光学测量不会导致形成所加入的物种。
在三电极电池中，利用Autolab PGSTAT12恒电位仪(利用GPES Ecochemie软件)来进行循环伏安法(CV)测量。在进行的测量中，将Ag/AgCl电极用作参比电极，将铂丝用作对电极并且将玻璃样石墨电极用作工作电极。将要分析的样品溶解在合适的溶剂中，然后利用校准的毛细管将其置于工作电极上以形成膜。将这些电极浸入95％四氟硼酸四丁基铵在乙腈中的0.1M电解质溶液中。然后使样品经受具有三角波形的循环电位。同时，根据所施加电位的差异，对电流进行监测，其发信号通知发生了存在的物种的氧化反应或还原反应。
氧化过程对应于从HOMO中移除电子，而还原循环对应于将电子引入到LUMO中。自由基阳离子和自由基阴离子形成电位源自峰值起始值(Eonset)，其通过具有更接近带限的HOMO-LUMO能级的分子和/或链段测定。如果两者都涉及真空，则处于与电子能级相关的那些的电化学电位可能是相关联的。出于此目的，将文献中已知的且等于-4.8eV的二茂铁在真空中的电位用作参照。选择溶剂间氧化还原对二茂铁/二茂铁鎓(Fc/Fc+)，因为其具有独立于工作溶剂的氧化还原电位。
因此，通过以下公式给出用于计算HOMO-LUMO能级的能量的通式：
E(eV)＝-4,8+[E1/2Ag/AgCl(Fc/Fc+)-Eonset Ag/AgCl(聚合物)]
其中：
-E＝HOMO或LUMO，其取决于所输入的Eonset值；
-E1/2Ag/AgCl＝在相同的样品分析条件下并且利用用于样品的相同三个电极设置测得的对应于二茂铁/二茂铁鎓氧化还原对的峰的半波电位；
-Eonset Ag/AgCl＝当要计算HOMO时在阳极区中并且当要计算LUMO时在阴极区中对聚合物测得的起始电位。
实施例1
制备具有通式(IIIa)的4,7-双[5-(三丁基锡烷基)噻吩-2-基]-5,6-二氟-2-(2- 辛基十二烷基)-2H-苯并三唑
向装配有磁力搅拌的250-ml烧瓶中，按以下顺序在氩气流下加入以下各项：5,6-二氟-2-(2-辛基十二烷基)-4,7-二(噻吩-2-基)-2H-苯并三唑(Sunatech)(1,2g；2mmol)和60ml的无水四氢呋喃(THF)(Aldrich)，将反应混合物在-78℃下放置约10分钟。随后，将4.4ml的二-异丙基氨基锂(LDA)溶液(Aldrich)逐滴加入到四氢呋喃(THF)(Aldrich)/己烷(Aldrich)(1:1，v/v)1.0M(0.471g；4.4mmol)混合物中，并将反应混合物在-78℃下保持3小时。然后逐滴加入0.678ml的三丁基氯化锡(Aldrich)(1.627g；5mmol)：将所得的反应混合物在-78℃下保持30分钟并且在环境温度下保持16小时。然后将反应混合物放入到500ml分液漏斗中：将所述反应混合物用碳酸氢钠的0.1M溶液(Aldrich)(200ml)稀释并用二乙醚(Aldrich)(3×100ml)萃取，得到酸性水相和有机相。将整个有机相(通过合并由三次萃取得到的有机相而获得)在中性用水(3×50ml)洗涤，然后在硫酸钠(Aldrich)上干燥并蒸发。将所获得的残留物通过在碱性氧化铝(Aldrich)的色谱柱上洗脱[(洗脱剂：正庚烷/乙酸乙酯99/1v/v)(Carlo Erba)]进行纯化，获得5.595g具有式(IIIa)的4,7-双[5-(三丁基锡烷基)噻吩-2-基]-5,6-二氟-2-(2-辛基十二烷基)-2H-苯并三唑，为稻黄色油状物(收率95％)。
实施例2
制备具有式(Ia)的共轭聚合物
在惰性气氛中，向装配有磁力搅拌、温度计和制冷剂的250ml烧瓶中，按以下顺序加入以下各项：如在以上报告的国际专利申请WO 2016/180988的实施例13中所述获得的具有式(XIIb)的2,7-二溴-5,5-双(3,7-二甲基辛基)-5H-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4-酮(1.483g；2.3mmol)、60ml的甲苯(Aldrich)、如实施例1中所述获得的具有式(IIIa)的4,7-双[5-(三丁基锡烷基)噻吩-2-基]-5,6-二氟-2-(2-辛基十二烷基)-2H-苯并三唑(2.709g；2.3mmol)、三(二亚苄基-丙酮)二钯(0)[Pd2(dba)3](Aldrich)(0.042g；0.046mmol)和三(邻甲苯基)膦[P(o-tol)3](Aldrich)(0.140g；0.46mmol)。随后，将所获得的反应混合物在回流下加热并在搅拌下保持48小时：反应混合物的颜色在3小时后变为紫色并且在反应结束时(即在24小时之后)变为深紫色。然后在冷却至室温(25℃)之后，将所得的反应混合物放入甲醇(Aldrich)(300ml)中，并将获得的沉淀物依次在Soxhlet设备中用甲醇(Aldrich)、丙酮(Aldrich)、正庚烷(Aldrich)和最后氯仿(Aldrich)萃取。在80℃下将留在萃取器内的残留物溶解在氯苯(50ml)(Aldrich)中。将热溶液在甲醇(300ml)(Aldrich)中沉淀。收集所获得的沉淀物并将其在50℃下在真空下干燥16小时，得到2.167g的深紫色固体产物(收率80％)，对应于具有式(Ia)的共轭聚合物。
所述固体产物进行通过如上所述的凝胶渗透色谱法(GPC)的分子量测定，获得以下数据：
-(Mw)＝65424道尔顿；
-(PDI)＝2.0128。
另外，测定在溶液中和在薄膜上的光学带隙值，以及HOMO的值，如上所述进行操作：
-(λEDGE溶液)＝636nm；
-(λEDGE膜)＝644nm；
-Eg.opt.溶液＝1.95eV；
-Eg.opt.膜＝1.93eV；
-(HOMO)＝-5.39eV。
实施例3
制备具有式(IIa)的4,5-十二烷基-4,5-二氢-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4,5- 二醇
在惰性气氛中，向装配有磁力搅拌、温度计和制冷剂的250ml两颈Pyrex玻璃烧瓶中，按以下顺序加入以下各项：100ml的无水四氢呋喃(THF)(Aldrich)、正十二烷基-溴化镁(Aldrich)(19.656g；72.0mmol)、如在以上报告的国际专利申请WO 2016/180988的实施例3中所述获得的具有式(VIa)的苯并[1,2-b:6,5-b′]二噻吩-4,5-二酮(2.643g；12.0mmol)：将反应混合物冷却至0℃并在搅拌的同时在此温度下保持1小时。随后，将反应混合物加热至环境温度(25℃)，并在搅拌的同时在此温度下保持3小时。然后将反应混合物放入500ml分液漏斗中，用饱和氯化铵水溶液(Aldrich)(50ml)稀释，浓缩，再次用饱和氯化铵水溶液(Aldrich)(100ml)稀释并用乙酸乙酯(Aldrich)(3×100ml)萃取，得到酸性水相和有机相。整个有机相(通过合并由三次萃取得到的有机相而获得)在中性用水(3×50ml)洗涤，然后在硫酸钠(Aldrich)上干燥并蒸发。将所获得的残留物通过在硅胶色谱柱上洗脱[(洗脱剂：正庚烷/乙酸乙酯9/1)(Carlo Erba)]进行纯化，获得3.029g具有式(IIa)的4,5-双十二烷基-4,5-二氢-1,8-二-二硫杂-不对称-引达省-4,5-二醇，为淡黄色油状物(收率45％)。
实施例4
制备具有式(IIb)的5,5-双十二烷基-5H-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4-酮
在惰性气氛中，向装配有磁力搅拌、温度计和制冷剂的100ml烧瓶中，按以下顺序加入以下各项：如实施例3中所述获得的具有式(IIa)的4,5-双十二烷基-4,5-二氢-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4,5-二醇(2.715g；5.00mmol)、50ml的甲苯(Aldrich)、对甲苯磺酸(Aldrich)(0.162g；0.85mmol)：将反应混合物在回流下加热并在搅拌的同时在回流下保持1.5小时。随后，在冷却至(25℃)之后，将反应混合物放入500ml分液漏斗中，用饱和氯化钠水溶液(Aldrich)(100ml)稀释并用乙酸乙酯(Aldrich)(3×50ml)萃取，得到酸性水相和有机相。整个有机相(通过合并由三次萃取得到的有机相而获得)在中性用水(3×50ml)洗涤，然后在硫酸钠(Aldrich)上干燥并蒸发。将所获得的残留物通过在硅胶色谱柱上洗脱[(洗脱剂：正庚烷/乙酸乙酯99/1)(Carlo Erba)]进行纯化，获得2.660g具有式(IIb)的5,5-双十二烷基-5H-1.8-二硫杂-不对称-引达省-4-酮，为淡黄色油状物(收率98％)。
实施例5
制备具有式(IIc)的2,7-二溴-5,5-双十二烷基-5H-1,8-二硫杂-不对称-引达省- 4-酮
在惰性气氛中，向装配有磁力搅拌、温度计和制冷剂的100ml烧瓶中，按以下顺序加入以下各项：如实施例4中所述获得的具有式(IIb)的5,5-双十二烷基-5H-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4-酮(2.714g；5.00mmol)、40ml的N,N-二甲基甲酰胺(Aldrich)、N-溴代琥珀酰亚胺(Aldrich)(1.781g；10.01mmol)：保护反应混合物以免受光影响并在搅拌的同时在环境温度(25℃)下保持16小时。随后，将反应混合物放入500ml分液漏斗中：将所述反应混合物用硫代硫酸钠的0.1M溶液(Aldrich)(100ml)稀释并用二乙醚(Aldrich)(3×50ml)萃取，得到酸性水相和有机相。整个有机相(通过合并由三次萃取得到的有机相而获得)在中性用水(3×50ml)洗涤，然后在硫酸钠(Aldrich)上干燥并蒸发。将所获得的残留物通过在硅胶色谱柱上洗脱[(洗脱剂：正庚烷/乙酸乙酯99/1)(Carlo Erba)]进行纯化，获得3.328g具有式(IIc)的2,7-二溴-5,5-双十二烷基-5H-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4-酮，为黄绿色固体(收率95％)。
实施例6
制备具有式(Ib)的共轭聚合物
在惰性气氛中，向装配有磁力搅拌、温度计和制冷剂的500-ml烧瓶中，按以下顺序加入以下各项：如实施例5中所述获得的具有式(IIc)的2,7-二溴-5,5-双十二烷基-5H-1,8-二硫杂-不对称-引达省-4-酮(6.152g；8.78mmol)、230ml的甲苯(Aldrich)、如实施例1中所述获得的具有式(IIIa)的4,7-双[5-(三丁基锡烷基)噻吩-2-基]-5,6-二氟-2-(2-辛基十二烷基)-2H-苯并三唑(10.343g；8.78mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0)[Pd2(dba)3](Aldrich)(0.161g；0.175mmol)和三(邻甲苯基)膦[P(o-tol)3](Aldrich)(0.053g；0.175mmol)。随后，将所获得的反应混合物在回流下加热并在搅拌的同时保持24小时：在3小时之后反应混合物的颜色变为紫色，并且在反应结束时(即在24小时之后)变为深紫色。然后，在冷却至环境温度(25℃)之后，将所得的反应混合物放入甲醇(Aldrich)(300ml)中，并将所获得的沉淀物在Soxhlet设备中依次用甲醇(Aldrich)、丙酮(Aldrich)、正庚烷(Aldrich)和最后氯仿(Aldrich)萃取。在80℃下将保留在萃取器中的残留物溶解在氯苯(50ml)(Aldrich)中。将热溶液在甲醇(300ml)(Aldrich)中沉淀。收集所获得的沉淀物并将其在50℃下在真空中干燥16小时，得到7.5g的深紫色固体产物(75％收率)，对应于具有式(Ib)的共轭聚合物。
所述固体产物进行通过凝胶渗透色谱法(GPC)的分子量测定，如上所述进行操作，获得以下数据：
-(Mw)＝41941道尔顿；
-(PDI)＝1.7558。
另外，测定在溶液中和在薄膜上的光学带隙值，以及HOMO的值，如上所述进行操作：
-(λEDGE溶液)＝636nm；
-(λEDGE膜)＝656nm；
-Eg.opt.溶液＝1.95eV；
-Eg.opt.膜＝1.89eV；
-(HOMO)＝-5.41eV。
实施例7(比较)
包括区域规整聚(3)-己基噻吩-(P3HT)的太阳能电池
出于此目的，使用如图5中示意性地示出的倒置聚合物太阳能电池。
为此，在之前经过清洁程序的涂覆有ITO(氧化铟锡)的玻璃基板(KintecCompany-Hong Kong)上制备基于聚合物的装置，该清洁程序由手动清洁、用浸泡在用自来水稀释的洗涤剂中的不起毛的布擦拭组成。然后，将基板用自来水冲洗。随后，依次使用以下方法彻底清洁基板：依次为在(i)蒸馏水加洗涤剂(接着用不起毛的布手动干燥)；(ii)蒸馏水[接着用不起毛的布手动干燥]；(iii)丙酮(Aldrich)和(iv)异丙醇(Aldrich)中的超声浴。特别地，将基板放入容纳有溶剂的烧杯中，放置在保持在40℃下的超声浴中处理10分钟。在处理(iii)和(iv)之后，将基板用压缩氮气流干燥。
随后，在马上进行下一步骤之前，将玻璃/ITO在空气等离子体装置(Tucano类型-Gambetti)中进一步清洁。
如此处理的基板准备好用于沉积阴极缓冲层。为此，从[Zn2+]-乙醇胺(Aldrich)络合物在丁醇(Aldrich)中的0.162M溶液中获得氧化锌(ZnO)缓冲层。通过以600rpm的旋转速度(300rpm/s的加速度)操作2分钟30秒，然后以1500rpm的旋转速度操作5秒，在基板上通过旋转来沉积所述溶液。在沉积阴极缓冲层之后，立即通过在环境空气中的加热板上，在于140℃下对装置热处理5分钟来实现氧化锌形成。所得的阴极缓冲层的厚度为30nm，并用乙酸0.1M(Aldrich)从表面上部分地除去，从而仅在所需的表面上留下所述层。
在阴极缓冲层的顶部上，通过旋涂在搅拌的同时整晚保持的在邻二氯苯(Aldrich)中的溶液1:0.8(v:v)(其中P3HT的浓度为10mg/ml)，以300rpm的旋转速度(加速度为255rpm/s)操作90秒，来沉积包含区域规整聚(3)己基噻吩(P3HT)(Plexcore OS)和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)(Aldrich)的活性层。发现活性层的厚度为250nm。
在由此获得的活性层的顶部上，沉积阳极缓冲层，该阳极缓冲层是通过热工艺来沉积氧化钼(MoO3)(Aldrich)而获得的：阳极缓冲层的厚度等于10nm。通过在真空下蒸发，适当地掩蔽装置的区域以便获得25mm2的有源面积，在阳极缓冲层的顶部上沉积厚度为100nm的银阳极(Ag)。
阳极缓冲层和阳极的沉积是在标准真空蒸发室中进行的，该室容纳有基板和两个装配有加热元件的分别容纳有10mg的氧化钼(MoO3)粉末和10粒银(Ag)(直径为1mm-3mm)(Aldrich)的蒸发容器。蒸发过程在真空(在约1×10-6巴的压力)下进行。在蒸发后，使氧化钼(MoO3)和银(Ag)在装置的未遮蔽部分中冷凝。
利用Dektak 150轮廓仪(Veeco Instruments Inc.)来测量厚度。
所获得的装置的电学表征是在环境温度(25℃)下在手套箱中在受控气氛(氮气)中进行的。电流-电压(I-V)曲线利用与个人计算机连接以进行数据收集的2600A万用表获取。通过将装置暴露于ABET2000-4太阳模拟器的光来测量光电流，该光能够提供强度(利用与3A-P热传感器连接的OphirII功率计测量)为100mW/cm2(1个太阳光强(sun))的1.5G AM辐射。特别地，在所述电学表征之前将装置掩蔽，以获得等于16mm2的有效有源面积：表1示出了作为平均值的四个特性参数。
实施例8(发明)
包括具有式(Ia)的共轭聚合物的太阳能电池
在之前已如实施例7中所述的操作进行清洁程序的涂覆有ITO(氧化铟锡)的玻璃基板(Kintec Company-Hong Kong)上制备基于聚合物的装置。
如实施例7中所述进行阴极缓冲层的沉积和阳极缓冲层的沉积；所述阴极缓冲层的组成和所述阳极缓冲层的组成与实施例7中所报告的那些相同；所述阴极缓冲层的厚度和所述阳极缓冲层的厚度与实施例7中所报告的那些相同。
在由此获得的阴极缓冲层的顶部上，通过旋涂在搅拌的同时整晚保持的在邻二氯苯(Aldrich)中的1:2(v:v)溶液(其中具有式(Ia)的共轭聚合物的浓度为18mg/ml)，以5000rpm的旋转速度(加速度为2500rpm/s)操作30秒，来沉积包括如实施例2中所述获得的具有式(Ia)的共轭聚合物和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)(Aldrich)的活性层。发现活性层的厚度为60nm。
如实施例7中所述进行银阳极(Ag)的沉积：所述银阳极(Ag)的厚度与实施例7中所报告的相同。
利用Dektak 150轮廓仪(Veeco Instruments Inc.)来测量厚度。
如实施例7中所述进行所获得的装置的电学表征：在表1中，作为平均值给出了四个特性参数。
图1示出了所获得的电流-电压(I-V)曲线[X轴给出了以伏特(V)为单位的电压；Y轴给出了以毫安/厘米2(mA/cm2)为单位的短路电流密度(Jsc)]。
图3示出了在来自Bentham Instruments Ltd的仪器中在单色光下记录的外部量子效率(EQE)曲线(利用TMc300F-U(I/C)单色仪-三光栅单色仪-和带有氙气灯和石英卤素灯的双光源获得)[X轴给出了以纳米(nm)为单位的波长；Y轴给出了以百分比(％)为单位的外部定量效率(EQE)]。
实施例9(发明)
包括具有式(Ib)的共轭聚合物的太阳能电池
在之前已如实施例7中所述的操作进行清洁程序的涂覆有ITO(氧化铟锡)的玻璃基板(Kintec Company-Hong Kong)上制备基于聚合物的装置。
如实施例7中所述进行阴极缓冲层的沉积和阳极缓冲层的沉积；所述阴极缓冲层的组成和所述阳极缓冲层的组成与实施例7中所报告的那些相同；所述阴极缓冲层的厚度和所述阳极缓冲层的厚度与实施例7中所报告的那些相同。
在由此获得的阴极缓冲层的顶部上，通过旋涂在搅拌的同时整晚保持的在邻二氯苯(Aldrich)中的1:2(v:v)溶液(其中具有式(Ib)的共轭聚合物的浓度为18mg/ml)，以5000rpm的旋转速度(加速度为2500rpm/s)操作30秒，来沉积包括如实施例6中所述获得的具有式(Ib)的共轭聚合物和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)(Aldrich)的活性层。发现活性层的厚度为60nm。
如实施例7中所述进行银阳极(Ag)的沉积：所述银阳极(Ag)的厚度与实施例7中所报告的相同。
利用Dektak 150轮廓仪(Veeco Instruments Inc.)来测量厚度。
如实施例7中所述进行所获得的装置的电学表征：在表1中，作为平均值给出了四个特性参数。
图2示出了所获得的电流-电压(I-V)曲线[X轴给出了以伏特(V)为单位的电压；Y轴给出了以毫安/厘米2(mA/cm2)为单位的短路电流密度(Jsc)]。
图4示出了在来自Bentham Instruments Ltd的仪器中在单色光下记录的外部量子效率(EQE)曲线(利用TMc300F-U(I/C)单色仪-三光栅单色仪-和带有氙气灯和石英卤素灯的双光源获得)[X轴给出了以纳米(nm)为单位的波长；Y轴给出了以百分比(％)为单位的外部定量效率(EQE)]。
表1
(1)：FF(填充因数)根据以下公式计算：
其中VMPP和JMPP分别是对应于最大功率点的电压和电流密度，VOC是开路电压并且JSC是短路电流密度；
(2)：VOC是开路电压；
(3)：JSC是短路电流密度；
(4)：PCEav是根据以下公式计算的装置的效率：
其中VOC、JSC和FF具有与以上报告的相同含义，并且Pin是在装置上的入射光的强度。
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