CN104183703A - 纳米结构的全聚合物太阳电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全聚合物太阳电池，具有两种聚合物分子成分组成的光敏层，即给体聚合物与受体聚合物，以及具有在该光敏层两侧的电极，即阳极与阴极。特点是改变聚合物的形貌，将聚合物做成纳米结构后再共混形成体相异质结的光敏层，该光敏层具有网络互穿的纳米结构的形貌，两相分离的尺度在纳米量级，为电荷分离提供了大的界面面积，为载流子的传输提供了连续的路径，可显著提升全聚合物太阳电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用纳米结构聚合物作为光敏层材料，形成两相分离在纳米量级的体相异质结全聚合物太阳电池器件，具体涉及全聚合物太阳电池光敏层的纳米形貌控制。
背景技术
有机太阳电池以其制作工艺简单、柔性、低廉和可以通过卷对卷、喷墨打印等方法实现大面积生产等优势而备受关注。在基于聚合物的有机太阳电池中，以p型聚合物作为给体，小分子富勒烯衍生物作为受体材料的体相异质结器件是目前有机太阳电池中器件效率发展比较快的。另一方面，以n型聚合物作为受体材料与p型聚合物共混形成的全聚合物体相异质结太阳电池也越来越受到人们的关注。
以n型聚合物作为受体材料的全聚合物电池相比以富勒烯衍生物作为受体材料的器件有很多的优势。富勒烯衍生物的光吸收在可见光区非常有限，优异的器件性能要求富勒烯衍生物具有很高的化学纯度。而n型的半导体聚合物可以通过多种方式化学合成，并可精确控制半导体聚合物的光学和电学特性。因此n型聚合物的光吸收更有效，并可以通过对n型聚合物的能带进行微调实现与给体p型聚合物的能级匹配的同时使得在整个太阳光谱中的光子捕获最多。对聚合物能级的调变可以使全聚合物太阳电池器件的开压最大化，使得器件开压相对较高。但是目前全聚合物电池的功率转换效率并不高，极少数可以达到2%以上，主要的限制因素是有限的受体聚合物的发现和全聚合物体相光敏层形貌的影响。
控制纳米层次上的形貌结构是提高有机太阳电池效率的有效办法。有机太阳电池中混合体相结构中的激子的分离和电荷的传输两个竞争的过程与体相结构的形貌相关联。给体/受体界面面积越大越有利于光致激子的分离，但是过大的界面面积会产生不连续的相分离区域不利于分离后产生的电子和空穴向电极的传输，因为激子的扩散长度只有十几个纳米。因此理想的光敏层形貌要求两相分离区域在几十纳米左右，既可以提供较大的界面面积又有利于电荷的传输。传统的热退火和溶剂退火等后处理可以改善混合物薄膜中聚合物的结晶度，提高电池的光电转换性能。但是这种方法容易使薄膜中共混组分之间产生大尺度的相分离（微米级以上），较高的退火温度下，一些聚合物有氧化、降解的风险，可能使电池失效，对于一些柔性基底和产业化也是不利的。
研究发现溶液中预先合成聚合物纳米线可以提高聚合物的结晶度（NatureMaterials2007,6,497），使共混形成的薄膜有互穿网络的纳米结构形貌，可以改善电池的光电转换性能。共轭聚合物可以通过混合溶剂法、在边际溶剂中冷却、单粒子纳米制备技术等方法制备纳米线、纳米颗粒等纳米结构。聚合物形成纳米结构可以提高薄膜的结晶度，增加薄膜的光吸收，改善混合物薄膜的形貌，提高器件性能。聚合物纳米结构应用于聚合物/小分子器件中改善光敏层形貌已经有很多研究了，如用混合溶剂法形成的P3AT纳米线再与富勒烯衍生物共混的P3AT/PCBM聚合物/小分子体相异质结太阳电池的性能与无纳米线的P3AT/PCBM器件通过退火工艺的性能相当（J.Mater.Chem.,2008,18,1984）。聚合物纳米结构应用于全聚合物太阳电池的报道很少，仅有用边际溶剂法（对二甲苯单溶剂）制备的P3HT纳米线应用于P3HT/F8BT器件（J.Phys.Chem.C2010,114,9459）的报道，但报道的P3HT/F8BT全聚合物电池的光电转换效率仅0.055%。
综上所述，在现有的文献或专利中，应用混合溶剂的办法把共轭聚合物制成纳米结构后应用于全聚合物太阳电池中构筑纳米结构太阳电池的研究仍是空白。本发明利用在混合溶剂中合成聚合物纳米线后再与另一种聚合物共混形成网络互穿的具有纳米结构特征形貌的全聚合物太阳电池，改善了全聚合物太阳电池的形貌结构，从而提高了全聚合物太阳电池的光电流和填充因子，进而提高全聚合物太阳电池的光电转换效率。应用本发明得到的器件效率是同类材料中领先的，方法简单，成本低，易于产业化。
发明内容
本发明是在混合溶剂中合成聚合物纳米线（纳米颗粒、纳米棒或纳米柱）后与另一种聚合物共混形成纳米结构的全聚合物太阳电池。
纳米结构的全聚合物太阳电池，包括层状相互叠合的阳极与阴极，以及在阳极与阴极之间的一光敏层，在该阳极和光敏层之间设置中间层，在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层，所述光敏层为纳米结构的全聚合物薄膜。
所述光敏层由给体聚合物材料和受体聚合物材料组成，给体聚合物与受体聚合物的质量比为1:10-10:1。
所述全聚合物光敏层薄膜的给体聚合物材料和受体聚合物材料中至少有一种形成了纳米结构，纳米结构的含量为10%-100%。
所述光敏层中的给体聚合物和/或受体聚合物形成的纳米结构包括纳米颗粒（粒径1-100纳米）、纳米线（径向截面的直径1-100纳米）、纳米棒（径向截面的直径1-100纳米）或纳米柱（径向截面的直径1-100纳米）中的一种或二种以上，光敏层薄膜具有网络互穿的纳米结构。
所述光敏层中的给体聚合物和受体聚合物形成的两相分离的尺度在纳米量级（1-100纳米），提供了大的两相界面面积和电荷连续传输的路径。
所述光敏层的厚度为30纳米-1000纳米。
所述光敏层中的给体聚合物包括聚3-己基噻吩（P3HT）、聚3-丁基噻吩（P3BT）、聚3-戊基噻吩（P3PT）、聚3-辛基噻吩（P3OT）等聚3-烷基噻吩（P3AT）以及聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）、聚环丙烷对苯二酸酯（PTT）、聚9,9′-n-二辛基芴（PFO）、聚3,3′-十二烷基四噻吩（PQT12）、聚1,6-二（N-咔唑基）-2,4-己二炔（PDCHD）、聚苯乙炔撑（PPE）、2-甲氧基-5-（2′-乙烯基-己氧基）聚对苯乙烯撑（MEH-PPV）、聚对苯乙炔（PPV）、聚芴（PFB、APFO12）、含苯并二噻吩的聚合物（PBDTTT-C、PBDTTT-C-F、PBDTTT-C-T、PBDTTT-S、PBDTTT-S-T、PBDTTT-E-T、PBDTT-DPP、PBDTTPD、PBTTPD）及聚合物PTQ1、PBnDT-DTffBT、PBnDT-FTAZ、PCPDTTPD、POD2T-DTBT、PCDTBT、PTB7中的一种或二种以上；
所述光敏层中的受体聚合物包括聚芴（F8TBT、PF12TBT、F8BT、PFDTBT）、基于萘四羧酸酰亚胺的聚合物（PF-NDI、P(NDI2OD-T2)、P(NDI-TCPDTT))、基于苝酰亚胺的聚合物（PV-PDI、PT-PDI、PDTP-PDI、PF-PDI、PDBS-PDI、PC-PDI）、苯并噻二唑类聚合物（PFO-DBT）、聚异氰基多肽二萘嵌苯二酰亚胺（PTCDI）及聚合物（BBL）等n-型聚合物中的一种或二种以上。
所述全聚合物太阳电池的制备方法，所述全聚合物光敏层纳米结构薄膜是聚合物在溶液中预先聚集成纳米结构，然后再制备成膜得到的或再于中间层或阴极中间层上制备成膜得到的。
聚合物在溶液中预先聚集成纳米结构形成光敏层溶液，其形成过程为：
光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线结构再加入固态受体材料共混得到；
或，光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线再与受体混合溶剂溶液共混得到；
或，光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线再与已形成纳米结构的受体材料共混得到。
光敏层溶液中给体材料和受体材料的总浓度为4-100毫克/毫升。
所述的混合溶剂由一种良溶剂和一种不良溶剂组成，或，由一种边际溶剂和一种不良溶剂组成；所述混合溶剂中良溶剂或边际溶剂与不良溶剂的体积比为1:1000-1000:1；
所述的良溶剂包括邻二氯苯、氯苯或氯仿，边际溶剂包括对二甲苯或邻二甲苯，不良溶剂包括正己烷、环己烷、硝基苯、丙酮、乙腈、环己酮或茴香醚。
纳米结构的光敏层薄膜可通过溶液旋涂、滴涂、刮涂、喷涂、喷墨印刷、丝网印刷或凹凸版印刷等方法制备得到。
本方法利用聚合物的纳米结构来改善全聚合物光敏层的形貌结构，形成纳米层次上的网络互穿结构，在提高全聚合物太阳电池光电流和填充因子的同时提供了一种简单的生产工艺办法，有利于成本的降低。
本发明采用的一种纳米结构的全聚合物太阳电池的制备方法和步骤如下：
室温下，将聚3-己基噻吩（P3HT）在搅拌条件下溶于良溶剂邻二氯苯（ODCB）、氯苯（CB）或氯仿（CF）中，优先选择邻二氯苯溶剂（ODCB），配成8毫克/毫升的P3HT-ODCB溶液。然后往上述所得溶液中加入不良溶剂，不良溶剂为正己烷、环己烷、硝基苯、丙酮、乙腈、环己酮或茴香醚，优先选择正己烷，不良溶剂加入的总量为0.2-1毫升不良溶剂/毫升邻二氯苯。加完最后一滴不良溶剂后，将溶液置于摇床上摇24小时，或室温下500rpm连续搅拌24小时，可得P3HT纳米线（P3HT-nanowire）溶液。在已配好的P3HT-nanowire溶液中加入F8TBT受体聚合物固体（P3HT:F8TBT=1:1质量比）或加入F8BT受体聚合物固体（P3HT:F8BT=3:2质量比），继续老化5小时可得P3HT-nanowire:F8TBT溶液或P3HT-nanowire:F8BT溶液。所得溶液无需过滤，用旋涂仪旋涂成膜，蒸镀电极后得到一种纳米结构的全聚合物太阳电池。
应用本发明所述的预先合成聚合物纳米线来构筑网络互穿的纳米结构的全聚合物太阳电池方法，这种构筑纳米结构太阳电池的方法简单，易于控制并可以大幅度提升全聚合物太阳电池的光电转换效率。
本发明利用在混合溶剂中合成聚合物纳米线后再与另一种聚合物共混形成网络互穿的具有纳米结构特征形貌的全聚合物太阳电池，改善了全聚合物太阳电池的形貌结构，从而提高了全聚合物太阳电池的光电流和填充因子，进而提高全聚合物太阳电池的光电转换效率。应用本发明制备的一种纳米结构的P3HT-nanowires:F8TBT器件转换效率可高达2.26%，比通过单纯以邻二氯苯作为溶剂制备的经过热退火处理的无纳米结构的P3HT:F8TBT器件得到的效率1.19%还要高，见图3和表1；应用本发明制备的一种纳米结构的P3HT-nanowires:F8BT器件转换效率可高达0.26%，比通过单纯以邻二氯苯作为溶剂制备的经过热退火处理的无纳米结构的P3HT:F8BT器件得到的效率0.17%还要高，见图4和表2。应用本发明得到的器件效率是同类材料中领先的，方法简单，成本低，易于产业化。
附图说明
图1是本发明所述的纳米结构的全聚合物太阳电池器件结构示意图。
图2是应用本发明所述的P3HT纳米线与F8TBT形成的纳米结构的全聚合物太阳电池的AFM形貌图。
图3是基于本发明实施例3所述的纳米结构的P3HT/F8TBT全聚合物太阳电池的J-V曲线图。
图4是基于本发明实施例5所述的纳米结构的P3HT/F8BT全聚合物太阳电池的J-V曲线图。
图5是本发明所述的纳米结构的P3HT/F8TBT全聚合物太阳电池的紫外-可见（UV-Vis）吸收图。
具体实施方式
实施例1：
聚3-己基噻吩（P3HT）纳米线的制备方法步骤和条件如下：
室温下将P3HT溶于邻二氯苯（ODCB）中，配成8毫克/毫升的P3HT-ODCB溶液。然后往上述所得溶液中加入不良溶剂正己烷（hexane），正己烷加入的量与邻二氯苯的体积比为0.55:1。加完最后一滴正己烷后，将溶液置于摇床上室温下摇24小时，或室温下500rpm连续搅拌24小时，可得P3HT纳米线（P3HT-nanowire）溶液。
实施例2：
聚芴（F8TBT）-ODCB-hexane混合溶剂溶液制备方法步骤和条件如下：
室温下将F8TBT溶于邻二氯苯中，配成8毫克/毫升的F8TBT-ODCB溶液，然后往上述所得溶液中加入不良溶剂正己烷，正己烷与邻二氯苯的体积比为0.55:1。加完正己烷后，将溶液置于摇床上摇24小时，或室温下500rpm连续搅拌24小时，可得F8TBT-ODCB-hexane混合溶剂溶液。
实施例3：
聚芴（F8BT）-ODCB-hexane混合溶剂溶液制备方法步骤和条件如下：
室温下将F8BT溶于邻二氯苯中，配成6毫克/毫升的F8BT-ODCB溶液，然后往上述所得溶液中加入不良溶剂正己烷，正己烷与邻二氯苯的体积比为0.55:1。加完正己烷后，将溶液置于摇床上摇24小时，或室温下500rpm连续搅拌24小时，可得F8BT-ODCB-hexane混合溶剂溶液。
实施例4：
纳米结构的P3HT-nanowire:F8TBT薄膜的制备方法步骤和条件如下：
在已配好的P3HT-nanowire溶液中加入F8TBT受体聚合物固体（P3HT:F8TBT=1:1质量比），继续老化5小时可得P3HT-nanowire:F8TBT溶液。所得溶液无需过滤，用旋涂仪旋涂成膜，得到纳米结构的光敏层薄膜。
或，室温下将分别老化24小时后的P3HT-nanowire溶液与F8TBT-ODCB-hexane混合溶剂溶液共混（P3HT:F8TBT=1:1质量比），继续老化5小时，可得P3HT-nanowire:F8TBT溶液。所得溶液无需过滤，用旋涂仪旋涂成膜，得到纳米结构的光敏层薄膜。
实施例5：
纳米结构的P3HT-nanowire:F8BT薄膜的制备方法步骤和条件如下：
在已配好的P3HT-nanowire溶液中加入F8BT受体聚合物固体（P3HT:F8BT=3:2质量比），继续老化5小时可得P3HT-nanowire:F8BT溶液。所得溶液无需过滤，用旋涂仪旋涂成膜，得到纳米结构的光敏层薄膜。
或，室温下将分别老化24小时后的P3HT-nanowire溶液与F8BT-ODCB-hexane混合溶剂溶液共混（P3HT:F8BT=3:2质量比），继续老化5小时，可得P3HT-nanowire:F8BT溶液。所得溶液无需过滤，用旋涂仪旋涂成膜，得到纳米结构的光敏层薄膜。
实施例6：
P3HT:F8TBT-ODCB单溶剂溶液及薄膜制备方法和步骤如下：
将P3HT和F8TBT溶于邻二氯苯（ODCB）中，70℃加热搅拌24小时，配成总浓度为16毫克/毫升的P3HT:F8TBT-ODCB单溶剂溶液（P3HT:F8TBT=1:1质量比）。所得溶液过滤后，用旋涂仪旋涂成膜，得到无纳米结构的光敏层薄膜。
实施例7：
P3HT:F8BT-ODCB单溶剂溶液及薄膜制备方法和步骤如下：
将P3HT和F8BT溶于邻二氯苯（ODCB）中，50℃加热搅拌24小时，配成总浓度为15毫克/毫升的P3HT:F8TBT-ODCB单溶剂溶液（P3HT:F8BT=3:2质量比）。所得溶液过滤后，用旋涂仪旋涂成膜，得到无纳米结构的光敏层薄膜。
实施例8：
在阳极氧化铟锡（ITO，110纳米厚）导电玻璃上制备中间层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS，1:2.5重量比），厚度为50纳米，再旋涂80纳米厚的P3HT-nanowire:F8TBT-ODCB/hexane混合溶剂薄膜光敏层，再转移至真空蒸发系统中蒸镀钙（10纳米），铝（100纳米），制备出正常结构的具有纳米结构的器件，所得电池的效率可高达2.26%；
实施例9：
在阳极氧化铟锡（ITO，110纳米厚）导电玻璃上制备中间层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS，1:2.5重量比），厚度为50纳米，再旋涂80纳米厚的P3HT:F8TBT-ODCB单溶剂薄膜光敏层，再转移至真空蒸发系统中蒸镀钙（10纳米），铝（100纳米），制备出正常结构的无纳米结构的原始器件，所得电池的效率为0.61%。
实施例10：
在阳极氧化铟锡（ITO，110纳米厚）导电玻璃上制备中间层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS，1:2.5重量比），厚度为50纳米，再旋涂80纳米厚的P3HT:F8TBT-ODCB单溶剂薄膜光敏层，将制备的光敏层置于手套箱中140℃热退火10分钟，再转移至真空蒸发系统中蒸镀钙（10纳米），铝（100纳米），制备出正常结构的无纳米结构的热退火器件，所得电池的效率为1.19%。
对所制备的电池进行I-V测试，测试结果见图3，详细结果见表1。应用本发明制备的纳米结构的P3HT-nanowire:FT8BT全聚合物太阳电池的效率（2.26%）比通过单溶剂ODCB制备的经过热退火处理的器件效率（1.19%）有明显提高。
对所制备的电池进行AFM表征，表征详细结果见图2。图2（a）、（b）为P3HT:F8TBT退火薄膜，图2（c）、（d）为P3HT-nanowire:F8TBT薄膜，（a）、（c）为高度图，（b）、（d）为相图。由图（c）、（d）可见，应用本发明制备的全聚合物太阳电池具有纳米结构的网络互穿结构，光敏层形貌图中P3HT纳米线清晰可见，而单一溶剂制备的P3HT:F8TBT薄膜即使经过退火处理也没有网络互穿的纳米结构出现。
对所制备的光敏层薄膜进行紫外-可见（UV-Vis）吸收测试，测试结果见图5。本发明制备的P3HT-nanowire:F8TBT薄膜的光吸收在607纳米处（P3HT分子链间转变，它的出现表明存在P3HT结晶）的吸收峰更强，反映了应用本发明制备的光敏层薄膜中P3HT的结晶度以及在长波段的吸收都得到了增强。
实施例11：
在阳极氧化铟锡（ITO，110纳米厚）导电玻璃上制备中间层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS，1:2.5重量比），厚度为50纳米，再旋涂50nm厚的P3HT-nanowire:F8BT薄膜光敏层，将制备的光敏层置于手套箱中150℃热退火30分钟，再转移至真空蒸发系统中蒸镀钙（10纳米），铝（100纳米），制备出正常结构的具有纳米结构的器件，电池的效率为0.26%。
实施例12：
在阳极氧化铟锡（ITO，110纳米厚）导电玻璃上制备中间层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS，1:2.5重量比），厚度为50纳米，再旋涂50nm厚的P3HT:F8BT-ODCB单溶剂薄膜光敏层，将制备的光敏层置于手套箱中150℃热退火30分钟，再转移至真空蒸发系统中蒸镀钙（10纳米），铝（100纳米），制备出正常结构的无纳米结构的器件，电池的效率为0.17%。
对所制备的电池进行I-V测试，测试结果见图4，详细结果见表2。应用本发明制备的纳米结构的P3HT-nanowire:F8BT全聚合物太阳电池的效率（0.26%）比通过单溶剂ODCB制备的经过热退火处理的器件效率（0.17%）有明显提高。
表1利用不同方法制备的P3HT:F8TBT光敏层全聚合物太阳电池的性能比较。其中原始器件对应于实施例9中的实验条件，退火器件对应于实施例10中的实验条件，本发明制备的纳米结构器件对应于实施例8所示实验条件。
表2利用不同方法制备的P3HT:F8BT光敏层全聚合物太阳电池的性能比较。其中退火器件对应于实施例11中的实验条件，本发明制备的纳米结构器件对应于实施例12中的实验条件。
表1利用不同方法制备的P3HT:F8TBT光敏层全聚合物太阳电池的性能比较（AM1.5G太阳能模拟器，光照强度为100mW cm-2）
表2利用不同方法制备的P3HT:F8BT光敏层全聚合物太阳电池的性能比较（AM1.5G太阳能模拟器，光照强度为100mW cm-2）
本发明涉及一种全聚合物太阳电池，具有两种聚合物分子成分组成的光敏层，即给体聚合物与受体聚合物，以及具有在该光敏层两侧的电极，即阳极与阴极。特点是改变聚合物的形貌，将聚合物做成纳米结构后再共混形成体相异质结的光敏层，该光敏层具有网络互穿的纳米结构的形貌，两相分离的尺度在纳米量级，为电荷分离提供了大的界面面积，为载流子的传输提供了连续的路径，可显著提升全聚合物太阳电池效率。
Claims (11)
1.纳米结构的全聚合物太阳电池，包括层状相互叠合的阳极（1）与阴极（5），以及在阳极（1）与阴极（5）之间的一光敏层（3），在该阳极和光敏层之间设置中间层（2），在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层（4），其特征在于：所述光敏层（3）为纳米结构的全聚合物薄膜。
2.根据权利要求1所述的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层由给体聚合物材料和受体聚合物材料组成，给体聚合物与受体聚合物的质量比为1:10-10:1。
3.根据权利要求1或2所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述全聚合物光敏层薄膜的给体聚合物材料和受体聚合物材料中至少有一种形成了纳米结构，纳米结构的含量为10%-100%。
4.根据权利要求3所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层中的给体聚合物和/或受体聚合物形成的纳米结构包括纳米颗粒（粒径1-100纳米）、纳米线（径向截面的直径1-100纳米）、纳米棒（径向截面的直径1-100纳米）或纳米柱（径向截面的直径1-100纳米）中的一种或二种以上，光敏层薄膜具有网络互穿的纳米结构。
5.根据权利要求3或4所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层中的给体聚合物和受体聚合物形成的两相分离的尺度在纳米量级（1-100纳米），提供了大的两相界面面积和电荷连续传输的路径。
6.根据权利要求1或2所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层的厚度为30纳米-1000纳米。
7.根据权利要求1所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层中的给体聚合物包括聚3-己基噻吩（P3HT）、聚3-丁基噻吩（P3BT）、聚3-戊基噻吩（P3PT）、聚3-辛基噻吩（P3OT）等聚3-烷基噻吩（P3AT）以及聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）、聚环丙烷对苯二酸酯（PTT）、聚9,9′-n-二辛基芴（PFO）、聚3,3′-十二烷基四噻吩（PQT12）、聚1,6-二（N-咔唑基）-2,4-己二炔（PDCHD）、聚苯乙炔撑（PPE）、2-甲氧基-5-（2′-乙烯基-己氧基）聚对苯乙烯撑（MEH-PPV）、聚对苯乙炔（PPV）、聚芴（PFB、APFO12）、含苯并二噻吩的聚合物（PBDTTT-C、PBDTTT-C-F、PBDTTT-C-T、PBDTTT-S、PBDTTT-S-T、PBDTTT-E-T、PBDTT-DPP、PBDTTPD、PBTTPD）及聚合物PTQ1、PBnDT-DTffBT、PBnDT-FTAZ、PCPDTTPD、POD2T-DTBT、PCDTBT、PTB7中的一种或二种以上；
所述光敏层中的受体聚合物包括聚芴（F8TBT、PF12TBT、F8BT、PFDTBT）、基于萘四羧酸酰亚胺的聚合物（PF-NDI、P(NDI2OD-T2)、P(NDI-TCPDTT))、基于苝酰亚胺的聚合物（PV-PDI、PT-PDI、PDTP-PDI、PF-PDI、PDBS-PDI、PC-PDI）、苯并噻二唑类聚合物（PFO-DBT）、聚异氰基多肽二萘嵌苯二酰亚胺（PTCDI）及聚合物（BBL）等n-型聚合物中的一种或二种以上。
8.一种权利要求1所述全聚合物太阳电池的制备方法，包括层状相互叠合的阳极（1）与阴极（5），以及在阳极（1）与阴极（5）之间的一光敏层（3），在该阳极和光敏层之间设置中间层（2），在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层（4），其特征在于：所述全聚合物光敏层纳米结构薄膜是聚合物在溶液中预先聚集成纳米结构，然后再制备成膜得到的或再于中间层（2）或阴极中间层（4）上制备成膜得到的。
9.根据权利要求8所述全聚合物太阳电池的制备方法，其特征在于：聚合物在溶液中预先聚集成纳米结构形成光敏层溶液，其形成过程为：
光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线结构再加入固态受体材料共混得到；
或，光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线再与受体混合溶剂溶液共混得到；
或，光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线再与已形成纳米结构的受体材料共混得到。
光敏层溶液中给体材料和受体材料的总浓度为4-100毫克/毫升。
10.根据权利要求9所述全聚合物太阳电池的制备方法，其特征在于：所述的混合溶剂由一种良溶剂和一种不良溶剂组成，或，由一种边际溶剂和一种不良溶剂组成；所述混合溶剂中良溶剂或边际溶剂与不良溶剂的体积比为1:1000-1000:1；
所述的良溶剂包括邻二氯苯、氯苯或氯仿，边际溶剂包括对二甲苯或邻二甲苯，不良溶剂包括正己烷、环己烷、硝基苯、丙酮、乙腈、环己酮或茴香醚。
11.根据权利要求8所述全聚合物太阳电池的制备方法，其特征在于：纳米结构的光敏层薄膜可通过溶液旋涂、滴涂、刮涂、喷涂、喷墨印刷、丝网印刷或凹凸版印刷等方法制备得到。
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