CN107428919B

CN107428919B - 聚合物和包含其的有机太阳能电池

Info

Publication number: CN107428919B
Application number: CN201680011065.3A
Authority: CN
Inventors: 李志永; 崔斗焕; 李幸根; 林潽圭; 李载澈
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2019-09-13
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: US20180026192A1; EP3269753B1; KR20160110199A; WO2016144097A3; WO2016144097A2; KR101807391B1; CN107428919A; EP3269753A4; EP3269753A2

Abstract

本发明涉及聚合物和包含其的有机太阳能电池。所述聚合物可以用于高能效元件，因为所述聚合物具有能级为700nm或更大的高短路电流；并且当生产成元件时可以减少生产时间和成本，因为所述聚合物具有极好的溶解度。更具体地，提供了聚合物和包含其的有机太阳能电池，所述聚合物包含由化学式1表示的第一单元和由化学式2表示的第二单元。

Description

聚合物和包含其的有机太阳能电池

技术领域

本申请要求于2015年3月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0032475号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本说明书涉及聚合物和包含其的有机太阳能电池。

背景技术

有机太阳能电池是可通过应用光伏效应将太阳能直接转换成电能的装置。根据构成薄膜的材料，太阳能电池可分成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)(其为无机半导体)获得的p-n结制成。通过吸收光产生的电子和空穴扩散至p-n结点，并迁移至电极同时被电场加速。该过程中的功率转换效率限定为供给至外电路的电功率与进入太阳能电池的太阳能功率之比，并且当在目前标准化的虚拟太阳辐照条件下测量时，该效率达到约24％。然而，由于现有技术中的无机太阳能电池在经济可行性以及材料需求和供应方面已显示出局限性，所以易于加工、廉价且具有多种功能性的有机半导体太阳能电池作为长期替代能源受到了关注。

对于太阳能电池，重要的是提高效率以便从太阳能输出尽可能多的电能。为了提高太阳能电池的效率，重要的是在半导体内部产生尽可能多的激子，但是同样重要的是无损失地将所产生的电荷拉至外部。电荷损失的原因之一是所产生的电子和空穴因复合而耗散。已提出多种方法以无损失地将所产生的电子和空穴传输至电极，但是在大多数情况下需要额外的工艺，并因此可增加制造成本。

[专利文件]

韩国专利特许公开第2014-0025621号

[非专利文件]

Two-layer organic photovoltaic cell(C.W.Tang，AppI.Phys.Lett.，48，183.(1996))

Efficiencies via Network of Internal Donor-Acceptor Heterojunctions(G.Yu，J.Gao，J.C.Hummelen，F.Wudl，A.J.Heeger，Science，270，1789.(1995))

发明内容

技术问题

本说明书的目的是提供聚合物和包含其的有机太阳能电池。

技术方案

本说明书提供了聚合物，其包含：由以下化学式1表示的第一单元；和

由以下化学式2表示的第二单元。

[化学式1]

[化学式2]

在化学式1和2中，

X、X′、X″和X″′彼此相同或不同，并且各自独立地为S或Se，

A1和A2彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；或氟，

A3和A4彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氟；经取代或未经取代的烷基；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，

R1至R8彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；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基；或者经取代或未经取代的杂环基，并且

a1至a4各自为0或1的整数。此外，本说明书提供了有机太阳能电池，其包括：第一电极；设置为面向第一电极的第二电极；以及设置在第一电极和第二电极之间并且包括光活性层的具有一个或更多个层的有机材料层，其中有机材料层的一个或更多个层包含上述聚合物。

有益效果

根据本说明书的示例性实施方案的聚合物具有700nm或更大的能级，因此可以提供由于高短路电流(J_SC)而具有高效率的装置。此外，根据本说明书的示例性实施方案的聚合物具有优异的溶解度，因此当制造装置时在时间和成本方面是经济有效的。

附图说明

图1是示出根据本说明书的一个示例性实施方案的有机太阳能电池的图。

图2是示出聚合物1的紫外-可见吸收光谱的图。

图3是示出聚合物2的紫外-可见吸收光谱的图。

图4是示出根据实验例1的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图5是示出根据实验例3至5的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图6是示出根据实验例6至8的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图7是示出根据实验例9至11的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图8是示出聚合物3的紫外-可见吸收光谱的图。

图9是示出聚合物4的紫外-可见吸收光谱的图。

图10是示出聚合物5的紫外-可见吸收光谱的图。

图11是示出聚合物6的紫外-可见吸收光谱的图。

图12是示出聚合物7的紫外-可见吸收光谱的图。

图13是示出聚合物8的紫外-可见吸收光谱的图。

图14是示出聚合物9的紫外-可见吸收光谱的图。

图15是示出聚合物10的紫外-可见吸收光谱的图。

图16是示出聚合物11的紫外-可见吸收光谱的图。

图17是示出聚合物12的紫外-可见吸收光谱的图。

图18是示出聚合物13的紫外-可见吸收光谱的图。

图19是示出聚合物14的紫外-可见吸收光谱的图。

图20是示出聚合物15的紫外-可见吸收光谱的图。

图21是示出聚合物16的紫外-可见吸收光谱的图。

图22是示出聚合物17的紫外-可见吸收光谱的图。

图23是示出聚合物18的紫外-可见吸收光谱的图。

图24是示出聚合物19的紫外-可见吸收光谱的图。

图25是示出根据实验例16-1和16-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图26是示出根据实验例17-1和17-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图27是示出根据实验例18-1和18-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图28是示出根据实验例19-1和19-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图29是示出根据实验例20-1和20-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图30是示出根据实验例21-1和21-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图31是示出根据实验例22-1和22-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图32是示出根据实验例23-1和23-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图33是示出根据实验例24-1和24-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图34是示出根据实验例25-1和25-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图35是示出根据实验例26-1和26-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图36是示出根据实验例27-1和27-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

图37是示出根据实验例28-1和28-2的有机太阳能电池的电流密度根据电压变化的图。

具体实施方式

下文中，将更详细地描述本说明书。

在本说明书中，“单元”意指单体包含在聚合物中的重复结构，以及其中单体通过聚合键合至聚合物中的结构。

在本说明书中，“包含单元”的含义意指所述单元包含在聚合物的主链中。

在本说明书中，当一个部分“包括”或“包含”一个构成要素时，除非另有具体描述，否则这不意指不包括另外的构成要素，而是意指还可包括另外的构成要素。

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物包含由化学式1表示的第一单元和由化学式2表示的第二单元。

在本说明书的另一个示例性实施方案中，聚合物包含包含在聚合物中的一个或两个或更多个由化学式1表示的第一单元和一个或两个或更多个由化学式2表示的第二单元。

在本说明书中，当聚合物中包含两个或更多个第一单元和/或第二单元时，两个或更多个第一单元和/或第二单元可以彼此相同或不同。通过将多个第一单元和/或第二单元调整为相同或不同，可以调整制造装置时所需的聚合物的溶解度和/或装置的使用寿命、效率特性等。

由化学式1表示的第一单元包含氟，并且由化学式2表示的第二单元包含烷氧基或硫醚基。因此，当聚合物同时包含由化学式1表示的第一单元和由化学式2表示的第二单元时，聚合物的溶解度优异。在这种情况下，当制造装置时在时间和/或成本方面具有经济优势。

此外，根据本说明书的一个示例性实施方案的聚合物具有700nm或更大的能级，因此可以提供由于高短路电流(J_SC)而具有高效率的装置。此外，根据本说明书的一个示例性实施方案的聚合物具有优异的溶解度，因此当制造装置时在时间和成本方面是经济有效的。

此外，在本说明书的一个示例性实施方案中，包含-O-A3和-OA4的第二单元增大HOMO能级值，并且包含-A1和A2的第一单元降低HOMO能级值。因此，通过调整第一单元和第二单元的比例以调整适当的HOMO能级可以实现高的有机太阳能电池。

在本说明书中，能级是指能量的大小。因此，即使当能级从真空能级以负(-)方向表示时，也应解释为能级意指相应能量值的绝对值。例如，HOMO能级意指从真空能级到最高占据分子轨道的距离。此外，LUMO能级意指从真空能级到最低未占据分子轨道的距离。

另外，降低HOMO能级值的含义意指能级的绝对值增加，而增大HOMO能级值的含义意指能级的绝对值减小。

取代基的实例将在下面描述，但不限于此。

术语“取代”意指与化合物的碳原子键合的氢原子变为另一取代基，并且取代拉置不受限制，只要该位置为氢原子被取代的位置(即，取代基可取代的位置)即可，并且当两个或更多个被取代时，两个或更多个取代基可彼此相同或不同。

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芳基、和经取代或未经取代的杂环基，或者经连接有以上所例示的取代基中的两个或更多个取代基的取代基取代，或者不具有取代基。例如，“连接有两个或更多个取代基的取代基”可为联苯基。即，联苯基还可为芳基，并且可解释为连接有两个苯基的取代基。

在本说明书中，酰亚胺基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至30。具体地，酰亚胺基可为具有以下结构的化合物，但不限于此。

在本说明书中，对于酰胺基，酰胺基的一个或两个氮原子可经以下取代：氢；具有1至30个碳原子的直链、支链或环状烷基；或者具有6至30个碳原子的芳基。具体地，酰胺基可为具有以下结构式的化合物，但不限于此。

在本说明书中，卤素基团的实例包括氟、氯、溴或碘。

在本说明书中，烷基可为直链或支链的，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为1至50。其具体实例包括甲基、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，但其碳原子数优选为3至60，并且其具体实例包括环丙基、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，烷氧基可为直链、支链或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至20。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基(isopropoxy)、异丙基氧基(i-propyloxy)、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、苄氧基、对甲基苄氧基等，但不限于此。

在本说明书中，烯基可为直链或支链的，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为2至40。其具体实例包括乙烯基、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，其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，当芳基是多环芳基时，其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包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基、芴基等，但不限于此。

在本发明中，芴基可被取代，并且相邻取代基可彼此键合以形成环。

当芴基被取代时，取代基可为等。然而，取代基不限于此。

在本说明书中，杂环基包含一个或更多个除碳之外的原子(即，杂原子)，并且具体地，杂原子可包括选自O、N、Si、Se和S等中的一种或更多种原子。杂环基的碳原子数没有特别限制，但优选为2至60。杂环基的实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、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、菲咯啉基、异唑基、噻二唑基、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。胺基中的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、芳基磺酰基中的芳基与芳基的上述实例相同。具体地，芳氧基的实例包括苯氧基、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-菲氧基等，芳基硫基的实例包括苯基硫基、2-甲基苯基硫基、4-叔丁基苯基硫基等，并且芳基磺酰基的实例包括苯磺酰基、对甲苯磺酰基等，但实例不限于此。

在本说明书中，烷基硫基和烷基磺酰基中的烷基与烷基的上述实例相同。具体地，烷基硫基的实例包括甲基硫基、乙基硫基、叔丁基硫基、己基硫基、辛基硫基等，并且烷基磺酰基的实例包括甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基等，但实例不限于此。

在本说明书的一个示例性实施方案中，a1为1。

在另一个示例性实施例中，a2为1。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R2为氢。

在另一个示例性实施方案中，R3为氢。

在本说明书的一个示例性实施方案中，包含一个或两个或更多个由化学式1表示的第一单元。

在本说明书的一个示例性实施方案中，包含一个或两个或更多个由化学式2表示的第二单元。

在本说明书的一个示例性实施方案中，由化学式1表示的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，

X、X′、A1、A2、R1和R4与化学式1中限定的那些相同。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X为S。

在另一个示例性实施方案中，X′为S。

在又一个示例性实施方案中，X为Se。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X′为Se。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A1为氢。

在另一个示例性实施方案中，A1为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，A1为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A2为氢。

在另一个示例性实施方案中，A2为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，A2为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，由化学式1-1表示的第一单元由以下化学式1-1-1至1-1-3中的任一者表示。

[化学式1-1-1]

[化学式1-1-2]

[化学式1-1-3]

在化学式1-1-1至1-1-3中，

X、X′、R1和R4与上述的那些相同。

在本说明书的一个示例性实施方案中，-L1-A3和-L2-A4分别为-O-A3和-O-A4。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，a3为0。

在另一个示例性实施方案中，a3为1。

在又一个示例性实施方案中，a4为0。

在再一个示例性实施方案中，a4为1。

在本说明书的一个示例性实施方案中，由化学式2表示的第二单元由以下化学式2-1或2-2表示。

[化学式2-1]

[化学式2-2]

在化学式2-1和2-2中，

X″、X″′、R5至R8、A3和A4与化学式2中限定的那些相同。

在本说明书的一个示例性实施方案中，a1至a4为0或1。

在本说明书的一个示例性实施方案中，当a1至a4为1时，可以防止分子的旋转，并且通过X至X″′的S或Se原子与A1和A2的卤素基团或化学式2的O原子相互作用，可以增加平面性。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X″为S。

在另一个示例性实施方案中，X″为Se。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X″′为S。

在本说明书的另一个示例性实施方案中，X″′为Se。

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物还包含由以下化学式3中的任一者表示的第三单元。

[化学式3]

在化学式3中，

X3至X6彼此相同或不同，并且各自独立地为CR10、NR10、O、SiR10R11、PR10、S、GeR10R11、Se或Te，

Y5和Y6彼此相同或不同，并且各自独立地为CR12、N、SiR12、P或GeR12，

b为1至3的整数，

当b为2或更大的整数时，括号中的两个或更多个结构彼此相同或不同，并且

R10至R14彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；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硫醚基；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。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X3为S。

在另一个示例性实施方案中，Y5为CR12。

在又一个示例性实施方案中，Y6为CR12。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R12为氢。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R12为卤素基团。

在另一个示例性实施方案中，R12为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X3为Se。

在另一个示例性实施方案中，X3为Ge。

在本说明书的又一个示例性实施方案中，X4为S。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X4为Se。

在另一个示例性实施方案中，X4为Ge。

在又一个示例性实施方案中，X4为NR10。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X4为SiR10R11。

在另一个示例性实施方案中，X4为CR10R11。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X4为GeR10R11。

在另一个示例性实施方案中，X4为CR10R11。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X5为S。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X5为O。

在本说明书的一个示例性实施方案中，X6为S。

在本说明书的一个示例性实施方案中，Y5为CR12。

在另一个示例性实施方案中，Y6为CR12。

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物还包含由以下化学式3-1中的任一者表示的第三单元。

[化学式3-1]

在化学式3-1中，R10、R11和R12与上述的那些相同，

R12′与R12的限定相同，并且

化学式3-1的结构可以各自独立地另外为未经取代或经选自以下的基团取代的：氘；卤素基团；羟基；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硫醚基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂环基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，包含第一单元和第二单元的聚合物是交替聚合物。

在另一个示例性实施方案中，包含第一单元和第二单元的聚合物是无规聚合物。

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物包含由以下化学式4至6中的任一者表示的单元。

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

在化学式4至7中，

A和A′彼此相同或不同，并且各自独立地为由化学式1表示的第一单元，

B为由化学式2表示的第二单元，

C、C′和C″彼此相同或不同，并且各自独立地为由以下化学式3中的任一者表示的第三单元，

[化学式3]

在化学式3中，

b为1至3的整数，

当b为2或更大的整数时，括号中的两个或更多个结构彼此相同或不同，

R10至R14彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；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硫醚基；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为摩尔比并且0＜l＜1，

m为摩尔比并且0＜m＜1，

o为摩尔比并且0＜o＜1，

p为摩尔比并且0＜p＜1，

q为摩尔比并且0＜q＜1，

l+m＝1，

o+p+q＝1，并且

n为单元的重复数，为1至10000的整数。

在本说明书中，包含由化学式4表示的单元的聚合物可以通过包含仅由第一单元和第二单元组成的单元来构成交替聚合物。

在本说明书中，包含由化学式5表示的单元的聚合物可以通过包含仅由第一单元和第二单元组成的单元来构成无规聚合物，并且第一单元和第二单元的含量可以根据l和m的摩尔比来调整。

在本说明书中，包含由化学式6表示的单元的聚合物可以通过进一步包含除第一单元和第二单元以外的另外的单元来构成无规聚合物。

在本说明书中，包含由化学式7表示的单元的聚合物可以通过进一步包含彼此相同或不同的除第一单元和第二单元以外的另外的单元来构成无规聚合物。

在本说明书的一个示例性实施方案中，由化学式4表示的单元由以下化学式4-1表示。

在另一个示例性实施方案中，由化学式5表示的单元由以下化学式5-1表示。

在本说明书的一个示例性实施方案中，由化学式6表示的单元由以下化学式6-1表示。

在本说明书的一个示例性实施方案中，由化学式7表示的单元由以下化学式7-1表示。

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物包含由以下化学式4-1、化学式5-1、化学式6-1和化学式7-1中的任一者表示的单元。

[化学式4-1]

[化学式5-1]

[化学式6-1]

[化学式7-1]

在化学式4-1、化学式5-1、化学式6-1和化学式7-1中，

A1至A4、R1和R4至R8与化学式1和2中限定的那些相同，

A′1、A′2、R′1和R′4与化学式1的A1、A2、R1和R4的限定相同，

R10至R13、R′12和R′13彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；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基；或者经取代或未经取代的杂环基，

l为摩尔比并且0＜l＜1，

m为摩尔比并且0＜m＜1，

o为摩尔比并且0＜o＜1，

p为摩尔比并且0＜p＜1，

q为摩尔比并且0＜q＜1，

l+m＝1，

o+p+q＝1，并且

n为单元的重复数，并且为1至10000的整数。

在本说明书的一个示例性实施方案中，Ar3和Ar4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。

在另一个示例性实施方案中，A3和A4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3和A4为经取代或未经取代的十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3和A4为经取代或未经取代的辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3和A4为经取代或未经取代的己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3和A4为经取代或未经取代的丁基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为正十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为正十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为正辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为正辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为正己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为正己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为丁基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为丁基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A3为正丁基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A4为正丁基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4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。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的直链或支链烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-乙基己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-辛基十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-乙基癸基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1和R4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-丁基辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1为2-乙基己基。

在另一个示例性实施方案中，R4为2-乙基己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1为2-辛基十二烷基。

在另一个示例性实施方案中，R4为2-辛基十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1为2-乙基癸基。

在另一个示例性实施方案中，R4为2-乙基癸基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R1为2-丁基辛基。

在另一个示例性实施方案中，R4为2-丁基辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R5为氢。

在另一个示例性实施方案中，R5为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R5为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R6为氢。

在另一个示例性实施方案中，R6为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R6为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R7为氢。

在另一个示例性实施方案中，R7为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R7为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R8为氢。

在另一个示例性实施方案中，R8为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R8为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R10为氢。

在另一个示例性实施方案中，R10为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R10为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R11为氢。

在另一个示例性实施方案中，R11为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R11为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R12为氢。

在另一个示例性实施方案中，R12为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R12为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R13为氢。

在另一个示例性实施方案中，R13为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，R13为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A′1为氢。

在另一个示例性实施方案中，A′1为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，A′1为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，A′2为氢。

在另一个示例性实施方案中，A′2为卤素基团。

在又一个示例性实施方案中，A′2为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4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。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至30个碳原子的直链或支链烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-乙基己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-辛基十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-乙基癸基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1和R′4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的2-丁基辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1为2-乙基己基。

在另一个示例性实施方案中，R′4为2-乙基己基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1为2-辛基十二烷基。

在另一个示例性实施方案中，R′4为2-辛基十二烷基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1为2-乙基癸基。

在另一个示例性实施方案中，R′4为2-乙基癸基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′1为2-丁基辛基。

在另一个示例性实施方案中，R′4为2-丁基辛基。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′12为氢。

在另一个示例性实施方案中，R′12为卤素基团。

在另一个示例性实施方案中，R′12为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，R′13为氢。

在另一个示例性实施方案中，R′13为卤素基团。

在另一个示例性实施方案中，R′13为氟。

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物包含由以下化学式4-1-1至4-1-10、化学式5-1-1至5-1-3、化学式6-1-1至6-1-14和化学式7-1-1至7-1-5中的任一者表示的单元。

[化学式4-1-1]

[化学式4-1-2]

[化学式4-1-3]

[化学式4-1-4]

[化学式4-1-5]

[化学式4-1-6]

[化学式4-1-7]

[化学式4-1-8]

[化学式4-1-9]

[化学式4-1-10]

[化学式5-1-1]

[化学式5-1-2]

[化学式5-1-3]

[化学式6-1-1]

[化学式6-1-2]

[化学式6-1-3]

[化学式6-1-4]

[化学式6-1-5]

[化学式6-1-6]

[化学式6-1-7]

[化学式6-1-8]

[化学式6-1-9]

[化学式6-1-10]

[化学式6-1-11]

[化学式6-1-12]

[化学式6-1-13]

[化学式6-1-14]

[化学式7-1-1]

[化学式7-1-2]

[化学式7-1-3]

[化学式7-1-4]

[化学式7-1-5]

在化学式4-1-1至4-1-10、化学式5-1-1至5-1-3、化学式6-1-1至6-1-14和化学式7-1-1至7-1-5中，

l为摩尔比并且0＜l＜1，

m为摩尔比并且0＜m＜1，

o为摩尔比并且0＜o＜1，

p为摩尔比并且0＜p＜1，

q为摩尔比并且0＜q＜1，

l+m＝1，

o+p+q＝1，并且

n为单元的重复数，为1至10000的整数。

在本说明书的一个示例性实施方案中，l为0.5。

在另一个示例性实施方案中，l为0.6。

在本说明书的一个示例性实施方案中，m为0.5。

在另一个示例性实施方案中，m为0.4。

在本说明书的一个示例性实施方案中，o为0.5。

在本说明书的一个示例性实施方案中，p为0.4。

在另一个示例性实施方案中，p为0.35。

在又一个示例性实施方案中，p为0.3。

在再一个示例性实施方案中，p为0.25。

在又一个示例性实施方案中，p为0.2。

在再一个示例性实施方案中，p为0.15。

在本说明书的一个示例性实施方案中，q为0.1。

在另一个示例性实施方案中，q为0.15。

在又一个示例性实施方案中，q为0.2。

在再一个示例性实施方案中，q为0.25。

在又一个示例性实施方案中，q为0.3。

在再一个示例性实施方案中，q为0.35。

在本说明书的一个示例性实施方案中，HOMO能级为5eV至5.9eV。

在本说明书中，HOMO能级通过作为电化学方法的循环伏安法来测量，并且LUMO能级测量为从HOMO能量至UV边缘发射的能带间隙之差。

具体地，循环伏安法由为碳电极的工作电极、参考电极和为铂片的对电极构成，并且是在允许电势根据时间以恒定速率波动的同时测量电极中流动的电流的方法。HOMO和LUMO的计算方程式如下。

[方程式]

HOMO(或LUMO)(eV)＝-4.8-(E_开始-E_{1/2(二茂铁)})

在本说明书的一个示例性实施方案中，聚合物在氯苯中的溶解度为0.1重量％至20重量％。溶解度的测量可以意指在室温下测量的值。

在本说明书的一个示例性实施方案中，使用三氟苯基和/或4-溴二苯基醚作为聚合物的端基，但是通常，可以根据本领域普通技术人员的需要来对公知的端基进行改性并使用，并且端基不受限制。

根据本说明书的一个示例性实施方案，聚合物的数均分子量优选为5000g/mol至1000000g/mol。

根据本说明书的一个示例性实施方案，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。

此外，数均分子量优选为100000或更小，以使聚合物具有预定或更大的溶解度，从而有利地应用溶液施用方法。

根据本说明书的聚合物可以通过多步化学反应来制备。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，然后通过碳-碳偶联反应例如Stille偶联反应可制备最终聚合物。当待引入的取代基为硼酸或硼酸酯化合物时，最终聚合物可以通过Suzuki偶联反应来制备，当待引入的取代基为三丁基锡或三甲基锡化合物时，最终聚合物可以通过Stille偶联反应来制备，但方法不限于此。

本说明书的一个示例性实施方案提供了有机太阳能电池，其包括：第一电极；设置为面向第一电极的第二电极；以及设置在第一电极和第二电极之间并且包括光活性层的具有一个或更多个层的有机材料层，其中有机材料层的一个或更多个层包含上述聚合物。

在本说明书中，当一个构件设置在另一构件“上”时，这不仅包括一个构件与另一构件接触的情况，而且包括还有另外的构件存在于这两个构件之间的情况。

根据本说明书的一个示例性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。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。

在本说明书的一个示例性实施方案中，当有机太阳能电池接收来自外部光源的光子时，在电子供体和电子受体之间产生电子和空穴。所产生的空穴通过电子供体层传输至正电极。

在本说明书的一个示例性实施例中，有机材料层包括空穴传输层、空穴注入层或者同时传输和注入空穴的层，并且空穴传输层、空穴注入层或者同时传输和注入空穴的层包含所述聚合物。

在另一个示例性实施方案中，有机材料层包括电子注入层、电子传输层或者同时注入和传输电子的层，并且电子注入层、电子传输层或者同时注入和传输电子的层包含所述聚合物。

在本说明书的一个示例性实施例中，当有机太阳能电池接收来自外部光源的光子时，在电子供体和电子受体之间产生电子和空穴。所产生的空穴通过电子供体层传输至正电极。

在本说明书的一个示例性实施例中，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。

在本说明书的一个示例性实施方案中，第一电极为阳极，并且第二电极为阴极。在另一个示例性实施方案中，第一电极为阴极，第二电极为阳极。

在本说明书的一个示例性实施方案中，在有机太阳能电池中，阴极、光活性层和阳极可以以该顺序排列，并且阳极、光活性层和阴极可以以该顺序排列，但排列顺序不限于此。

在另一个示例性实施方案中，在有机太阳能电池中，阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和阴极也可以以该顺序排列，并且阴极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和阳极也可以以该顺序排列，但排列顺序不限于此。

在本说明书的一个示例性实施方案中，有机太阳能电池具有正常结构。正常结构可以意指阳极形成在基底上。具体地，根据本说明书的一个示例性实施方案，当有机太阳能电池具有正常结构时，待形成在基底上的第一电极可以是阳极。

在本说明书的一个示例性实施方案中，有机太阳能电池具有倒置结构。倒置结构可以意指阴极形成在基底上。具体地，根据本说明书的一个示例性实施方案，当有机太阳能电池具有倒置结构时，待形成在基底上的第一电极可以是阴极。

在本说明书的一个示例性实施方案中，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具有两个或更多个层的光活性层。在根据本说明书的一个示例性实施方案的有机太阳能电池中，光活性层可以具有一个或两个或更多个层。

在另一个示例性实施方案中，缓冲层可以设置在光活性层和空穴传输层之间，或者在光活性层和电子传输层之间。在这种情况下，在阳极和空穴传输层之间还可以设置有空穴注入层。此外，在阴极和电子传输层之间还可以设置有电子注入层。

在本说明书的一个示例性实施方案中，光活性层包括选自电子供体和电子受体中的一种或两种或更多种，并且电子供体包含所述聚合物。

在本说明书的一个示例性实施方案中，电子受体材料可以选自富勒烯、富勒烯衍生物、浴铜灵、半导体单质、半导体化合物、及其组合。具体地，电子受体材料是选自以下的一种或两种或更多种化合物：富勒烯、富勒烯衍生物((6，6)-苯基-C61-丁酸-甲酯(PCBM)或(6，6)-苯基-C61-丁酸-胆固醇酯(PCBCR))、苝、聚苯并咪唑(PBI)和3，4，9，10-苝-四羧酸双-苯并咪唑(PTCBI)。

在本说明书的一个示例性实施方案中，电子供体和电子受体构成本体异质结(BHJ)。

本体异质结意指电子供体材料和电子受体材料在光活性层中彼此混合。

在本说明书的一个示例性实施方案中，光活性层还包含添加剂。

在本说明书的一个示例性实施方案中，添加剂的分子量为50g/mol至1000g/mol。

在另一个示例性实施方案中，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。

在一个示例性实施方案中，添加剂还可以包括选自以下的添加剂中的一种或两种添加剂：1，8-二碘辛烷(DIO)、1-氯萘(1-CN)、二苯基醚(DPE)、辛烷二硫醇和四溴噻吩。

为了使激子从有机太阳能电池中顺利地分离并有效地传输所分离的电荷，需要最大限度地增加电子供体和电子受体之间的界面，但是需要通过适当的相分离来确保电子供体和电子受体的连续通道而诱导形态的改善。

根据本说明书的一个示例性实施方案，将添加剂引入至活性层中，从而诱导聚合物和富勒烯衍生物在添加剂中的选择性溶解度以及由溶剂和添加剂沸点之差而诱导的有效相分离。此外，通过使电子受体材料或电子供体材料交联来固定形态，使得可以不发生相分离，并且可以通过改变电子供体材料的分子结构来控制形态。

此外，可以通过控制电子供体材料的立构规整性来改善形态，并且可以通过后处理例如在高温下的热处理来改善形态。由此，可以诱导根据本说明书的一个示例性实施方案的聚合物的取向和结晶，并且通过增加光活性层的粗糙度来促进与电极的接触，因此，可诱导电荷的有效迁移。

在本说明书的一个示例性实施方案中，光活性层具有包括n型有机材料层和p型有机材料层的双层薄膜结构，并且p型有机材料层包含所述聚合物。

在本说明书中，基底可以是具有优异的透明性、表面平滑性、易操作性和防水特性的玻璃基底或透明塑料基底，但不限于此，并且基底没有限制，只要基底通常用于有机太阳能电池即可。其具体实例包括玻璃或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。

阳极电极可以由透明且具有优异导电性的材料制成，但不限于此。其实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌和金，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，但不限于此。

形成阳极电极的方法没有特别限制，但是例如，阳极电极可以通过使用以下方法施加至基底的一个表面上或者通过以膜的形式涂覆来形成：溅射、电子束、热沉积、旋涂、丝网印刷、喷墨印刷、刮涂或凹版印刷法。

当阳极电极在基底上形成时，阳极电极可以经理清洗、移除水分和亲水改性的过程。

例如，用清洗剂丙酮和异丙醇(IPA)依次清洗图案化的ITO基底，然后在热板上在100℃至150℃下干燥1至30分钟，优选在120℃下干燥10分钟以移除水分，并且当基底被彻底清洗时，对基底的表面进行亲水改性。

通过如上所述的表面改性，接合表面电势可以保持在适合光活性层的表面电势的水平。此外，在改性期间，可以在阳极电极上容易地形成聚合物薄膜，并且也可以改善薄膜的品质。

用于阳极电极的预处理技术的实例包括：a)使用平行板式放电的表面氧化方法，b)通过在真空状态下使用UV(紫外)射线产生的臭氧来氧化表面的方法，c)使用由等离子体产生的氧自由基的氧化方法，等等。

根据阳极电极或基底的状况，可以选择所述方法之一。然而，无论使用任何方法，优选的是，通常防止氧从阳极电极或基底的表面离开并且最大限度地抑制水分和有机材料残留。在这种情况下，可以使预处理的实质效果最大化。

作为具体实例，可以使用通过使用UV产生的臭氧来氧化表面的方法。在这种情况下，将超声清洗之后的图案化的ITO基底在热板上烘烤并充分干燥，然后引入至室中，并且图案化的ITO基底可以用通过打开UV灯以使氧气与UV光反应而产生的臭氧进行清洗。

然而，本说明书中图案化的ITO基底的表面改性方法不需要特别限制，并且可以使用任何方法，只要该方法是氧化基底的方法即可。

阴极电极可以是具有低功函数的金属，但不限于此。其具体实例包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金；以及多层结构的材料，例如LiF/Al、LiO₂/Al、LiF/Fe、Al：Li、Al：BaF₂和Al：BaF₂：Ba，但不限于此。

阴极电极可以在真空度为5×10^-7托或更小的热蒸发器中沉积和形成，但是形成方法不仅仅限于该方法。

空穴传输层和/或电子传输层材料用于有效地将从光活性层分离的电子和空穴转移到电极，并且材料没有特别限制。

空穴传输层材料可以是聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)和钼氧化物(MoO_x)；钒氧化物(V₂O₅)；镍氧化物(NiO)；和钨氧化物(WO_x)等，但不限于此。

电子传输层材料可以是提取电子的金属氧化物，并且其具体实例包括：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(TiO_x)、锌氧化物(ZnO)和碳酸铯(Cs₂CO₃)、聚乙烯亚胺(PEI)等，但不限于此。

光活性层可以通过以下方法形成：将光活性材料例如电子供体和/或电子受体的溶解在有机溶剂中，然后通过诸如旋涂、浸涂、丝网印刷、喷涂、刮涂和刷涂生物方法施用所述溶液，但是形成方法不限于此。

具体实施方式

下文中，将参照用于具体说明本说明书的实施例详细地描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以以各种形式进行修改，并且不应理解为本说明书的范围限制于以下详细描述的实施例。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说明本说明书。

合成例1.单体1的合成

[单体1]

单体1的化合物基于JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A：POLYMER CHEMISTRY2011，49，4387-4397 4389合成。

合成例2.单体2的合成

1)3-(2-乙基癸基)噻吩的合成

将50mmol 1-溴-2-乙基癸烷和50mmol Mg屑放入50ml二乙醚中，通过搅拌所得混合物来制成Grignard试剂，然后在室温下向其中添加0.1mmol Ni(dPPP)Cl₂，并向其中缓慢添加含有50mmol 3-溴噻吩的20ml乙醚。在回流条件下搅拌15小时，将所得混合物在0℃下用2M HCl淬灭，然后用乙醚进行萃取。萃取物用柱色谱纯化以获得无色液体3-(2-乙基癸基)噻吩。(产率70％)

2)2-(三甲基锡烷基)-4-(2-乙基癸基)噻吩的合成

将10mmol 3-(2-乙基癸基)噻吩溶于100ml四氢呋喃中，在-78℃下向其中添加11mmol n-BuLi，将所得混合物搅拌1小时，然后在0℃下搅拌30分钟。将混合物再次冷却至-78℃，并向其中添加12mmol Me₃SnCl。将所得混合物在-78℃下搅拌1小时，在将温度缓慢升至室温的同时进行搅拌，然后移除溶剂后，将剩余的残余物溶解在己烷中并过滤。通过过滤收集沉淀物以获得无色的2-(三甲基锡烷基)-4-(2-乙基癸基)噻吩晶体。

3)5，6-二氟-4，7-二碘苯并[c][1，2，5]噻二唑的合成

5，6-二氟-4，7-二碘苯并[c][1，2，5]噻二唑基于Polymer Chemistry，5(2)，502-511；2014合成。

4)5，6-二氟-4，7-双(4-(2-乙基癸基)-2-噻吩基)-2，1，3-苯并噻二唑的合成

将12mmol 5，6-二氟-4，7-二碘苯并[c][1，2，5]噻二唑和26.4mmol 2-(三甲基锡烷基)-4-(2-乙基癸基)噻吩溶解于50mL干燥甲苯中，将100mgPd(PPh₃)₄放入所得溶液中，并将所得混合物在回流下搅拌24小时。当反应终止时，将温度降至室温，移除溶剂，然后用柱色谱纯化残余物以获得橙色固体5，6-二氟-4，7-二碘苯并[c][1，2，5]噻二唑。

基于上述合成例1和2，制备由化学式1表示的第一单元和由化学式2表示的第二单元。

制备例1.聚合物的制备

聚合物的第一单元和第二单元各自的单体通过以下过程来制备：使用氯苯作为溶剂，向溶剂中添加Pd₂(dba)₂和P(邻甲苯基)₃，并通过微波反应器使混合物聚合。

聚合物的特征测量

制备例1中制备的以下聚合物1至19的特征如下。

[聚合物1]

在制备聚合物1后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为18700，重均分子量为26200，HOMO为5.28eV，LUMO为3.62eV，带隙为1.63。

图2是示出聚合物1的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图3的UV吸收光谱是以下吸收光谱并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析：1)通过将溶解在索氏提取器(soxhlet)中时出现的聚合物1溶解在氯苯中制成的膜样品的吸收光谱，2)通过将溶解在氯苯中时出现的聚合物1溶解在氯苯中制成的膜样品的吸收光谱，3)将1)在120℃下进行热处理之后测量的样品的吸收光谱，4)将2)在120℃下进行热处理之后测量的样品的吸收光谱。

[聚合物2]

图3是示出聚合物2的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图3的UV吸收光谱是以下吸收光谱并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析：1)聚合物2的样品在膜状态下的吸收光谱，2)将膜状态下的聚合物2在120℃下进行热处理之后测量的样品的吸收光谱，3)通过将聚合物2溶解于氯苯中而制成的样品的吸收光谱，以及4)通过将聚合物2溶解于氯仿中然后在120℃下进行热处理而制成的样品的吸收光谱。

[聚合物3]

在制备聚合物3之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为30740，重均分子量为49500，HOMO为5.31eV，LUMO为3.62eV，带隙为1.69。

图8是示出聚合物3的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图8的UV吸收光谱是聚合物3的样品在膜状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物4]

在制备聚合物4之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为38540，重均分子量为54000，HOMO为5.32eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.69。

图9是示出聚合物4的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图9的UV吸收光谱是聚合物4的样品在膜状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物5]

在制备聚合物5之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为33742，重均分子量为47700，HOMO为5.32eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.69。

图10是示出聚合物5的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图10的UV吸收光谱是聚合物5的样品在膜状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物6]

在制备聚合物6之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为31650，重均分子量为43920，HOMO为5.31eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.68。

图11是示出聚合物6的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图11的UV吸收光谱是聚合物6的样品在膜状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物7]

在制备聚合物7之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为36866，重均分子量为50477，HOMO为5.33eV，LUMO为3.67eV，带隙为1.66，λ_边缘为743nm，以及PDI为1.37。

图12是示出聚合物7的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图12的UV吸收光谱是聚合物7的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物8]

在制备聚合物8之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为30000，重均分子量为47100，HOMO为5.4eV，LUMO为3.7eV，带隙为1.7，λ_边缘为732nm，以及PDI为1.57。

图13是示出聚合物8的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图13的UV吸收光谱是聚合物8的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物9]

在制备聚合物9之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为27300，重均分子量为45400，HOMO为5.32eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.69，λ_边缘为732nm，以及PDI为1.66。

图14是示出聚合物9的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图14的UV吸收光谱是聚合物9的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物10]

在制备聚合物10之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为31300，重均分子量为48700，HOMO为5.3eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.67，λ_边缘为743.8nm，以及PDI为1.56。

图15是示出聚合物10的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图15的UV吸收光谱是聚合物10的样品在膜状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物11]

在制备聚合物11之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为36200，重均分子量为51800，HOMO为5.29eV，LUMO为3.61eV，带隙为1.68，λ_边缘为740nm，以及PDI为1.43。

图16是示出聚合物11的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图16的UV吸收光谱是聚合物11的样品在膜状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物12]

在制备聚合物12之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为34800，重均分子量为51900，HOMO为5.30eV，LUMO为3.62eV，带隙为1.68，λ_边缘为739nm，以及PDI为1.49。

图17是示出聚合物12的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图17的UV吸收光谱是聚合物12的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物13]

在制备聚合物13之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为31800，重均分子量为50360，HOMO为5.31eV，LUMO为3.62eV，带隙为1.69，λ_边缘为737nm，以及PDI为1.58。

图18是示出聚合物13的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图18的UV吸收光谱是聚合物13的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物14]

在制备聚合物14之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为38300，重均分子量为52000，HOMO为5.3eV，LUMO为3.65eV，带隙为1.65，λ_边缘为741nm，以及PDI为1.36。

图19是示出聚合物14的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图19的UV吸收光谱是聚合物14的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物15]

在制备聚合物15之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为38500，重均分子量为52700，HOMO为5.29eV，LUMO为3.62eV，带隙为1.67，λ_边缘为742nm，以及PDI为1.37。

图20是示出聚合物15的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图20的UV吸收光谱是聚合物15的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物16]

在制备聚合物16之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为28900，重均分子量为43500，HOMO为5.27eV，LUMO为3.61eV，带隙为1.66，λ_边缘为745nm，以及PDI为1.5。

图21是示出聚合物16的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图21的UV吸收光谱是聚合物16的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物17]

在制备聚合物17之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为34000，重均分子量为52400，HOMO为5.33eV，LUMO为3.66eV，带隙为1.67，λ_边缘为744.6nm，以及PDI为1.54。

图22是示出聚合物17的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图22的UV吸收光谱是聚合物17的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物18]

在制备聚合物18之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为26390，重均分子量为39310，HOMO为5.31eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.68，λ_边缘为737nm，以及PDI为1.49。

图23是示出聚合物18的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图23的UV吸收光谱是聚合物18的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

[聚合物19]

在制备聚合物19之后，进行GPC测量，并且结果如下：数均分子量为25600，重均分子量为38400，HOMO为5.31eV，LUMO为3.63eV，带隙为1.68，λ_边缘为740nm，以及PDI为1.5。

图24是示出聚合物19的紫外-可见吸收光谱的图。

具体地，图24的UV吸收光谱是聚合物19的样品在膜状态下和溶液状态下的吸收光谱，并且使用紫外-可见吸收光谱仪进行分析。

实验例1.有机太阳能电池的制造

通过将聚合物1和PC₆₁BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中来制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4重量％，并将有机太阳能电池制成具有ITO/PEDOT：PSS/光活性层/Al的结构。使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对涂覆有ITO的1.5×1.5cm²的棒型玻璃基底进行超声洗涤，用臭氧处理ITO表面10分钟，然后以4000rpm旋涂PEDOT：PSS(AI4083)40秒以具有45nm的厚度，并且在235℃下进行热处理10分钟。为了涂覆光活性层，以1000rpm旋涂聚合物PC₆₁BM复合材料溶液20秒以具有158nm的厚度，并且通过使用热蒸发器在3×10^-8托的真空下以的速率沉积Al以具有100nm的厚度，从而制造有机太阳能电池。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例1和以下实验例2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表1中。

[表1]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例1	0.643	16.728	0.495	5.32
实验例2	0.723	14.307	0.607	6.27

实验例2.有机太阳能电池的制造

通过将聚合物1和PC₇₁BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中来制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4重量％，并将有机太阳能电池制成具有ITO/ZnO/光活性层/MoO₃/Ag的倒置结构。

使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对涂覆有ITO的1.5×1.5cm²的棒型玻璃基底进行超声洗涤，用臭氧处理ITO表面10分钟，然后制备氧化锌前体(ZnO前体溶液：在丁醇中的ZnO纳米颗粒25mg/ml)，以4000rpm旋涂氧化锌(ZnO)溶液40秒，然后通过在100℃下进行热处理10分钟来移除剩余的溶剂，从而完成电子传输层。为了涂覆光活性层，将聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液以1000rpm旋涂20秒。在热沉积设备中，以的速率沉积MoO₃以具有10nm的厚度，从而制造空穴传输层。在以上述顺序制造电子传输层和空穴传输层之后，在热沉积设备中以的速率沉积Ag以具有100nm的厚度，从而制造具有倒置结构的有机太阳能电池。

实验例3.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将1体积％1，8-二碘辛烷(DIO)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

实验例4.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将2体积％1，8-二碘辛烷(DIO)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

实验例5.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将3体积％1，8-二碘辛烷(DIO)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例3至5中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表2中。

[表2]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例3	0.754	17.795	0.605	8.12
实验例4	0.74	17.538	0.594	7.72
					实验例5	0.734	17.263	0.578	7.33

实验例6.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将1体积％1-氯萘(1-CN)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

实验例7.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将2体积％1-氯萘(1-CN)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

实验例8.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将3体积％1-氯萘(1-CN)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例6至8中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表3中。

[表3]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例6	0.8	16.711	0.57	7.62
实验例7	0.796	16.076	0.587	7.51
					实验例8	0.792	15.324	0.583	7.08

实验例9.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将1体积％二苯醚(DPE)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

实验例10.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将2体积％二苯醚(DPE)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

实验例11.有机太阳能电池的制造

以与实验例2相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将3体积％二苯醚(DPE)添加至实验例2中的聚合物1和PC₇₁BM的复合材料溶液中。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例9至11中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表4中。

[表4]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例9	0.767	17.672	0.597	8.09
实验例10	0.755	16.72	0.62	7.82
					实验例11	0.744	17.35	0.635	8.19

实验例12-1.有机太阳能电池的制造

通过将聚合物3和PC₆₁BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中来制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至4重量％，并将有机太阳能电池制成具有ITO/ZnO NP/光活性层/MoO₃/Ag的倒置结构。

使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对涂覆有ITO的1.5cm×1.5cm的棒型玻璃基底进行超声洗涤，用臭氧处理ITO表面10分钟，然后制备ZnO NP(在异丙醇中的2.5重量％的ZnO纳米级N-10)，以4000rpm旋涂ZnO NP溶液20秒，然后通过在100℃下进行热处理10分钟来移除剩余的溶剂，从而完成电子传输层。为了涂覆光活性层，将聚合物3和PC₆₁BM的复合材料溶液以1000rpm旋涂20秒。在热沉积设备中，以的速率沉积MoO₃以具有10nm的厚度，从而制造空穴传输层。在以上述顺序制造电子传输层和空穴传输层之后，在热沉积设备中以的速率沉积Ag以具有100nm的厚度，从而制造具有倒置结构的有机太阳能电池。

实验例12-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物3和PC₆₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实施例12-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例12-3.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物3和PC₆₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实施例12-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例12-1至12-3中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表5中。

[表5]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC(mA</sub>/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例12-1	0.808	11.388	0.714	6.57
实验例12-2	0.807	9.679	0.736	5.75
					实验例12-3	0.802	9.303	0.687	5.12

实验例12-4.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用PC₇₁BM代替实验例12-1中作为光活性层的电子受体材料的PC₆₁BM。

实验例12-5.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物3和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例12-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例12-6.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物3和PC₇₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例12-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例12-4至12-6中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表6中。

[表6]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例12-4	0.823	12.727	0.673	7.05
实验例12-5	0.830	11.264	0.719	6.72
					实验例12-6	0.831	11.549	0.730	7.01

实验例13-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-1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代替实验例12-1中作为光活性层的电子供体材料的聚合物3。

实验例13-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例13-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物4和PC₆₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例13-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例13-3.有机太阳能电池的制造

以与实验例13-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物4和PC₆₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例13-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例13-1至13-3中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表7中。

[表7]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例13-1	0.784	15.577	0.708	8.65
实验例13-2	0.798	13.35	0.691	7.36
					实验例13-3	0.806	12.182	0.716	7.03

实验例13-4.有机太阳能电池的制造

以与实验例13-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用PC₇₁BM代替实验例13-1中作为光活性层的电子受体材料的PC₆₁BM。

实验例13-5.有机太阳能电池的制造

以与实验例13-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物4和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例13-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例13-6.有机太阳能电池的制造

以与实验例13-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物4和PC₇₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例13-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例13-4至13-6中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表8中。

[表8]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例13-4	0.804	16.651	0.632	8.46
实验例13-5	0.820	15.614	0.603	7.71
					实验例13-6	0.819	13.302	0.713	7.77

实验例14-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-1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代替实验例12-1中作为光活性层的电子供体材料的聚合物3。

实验例14-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例14-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物5和PC₆₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例14-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例14-3.有机太阳能电池的制造

以与实验例14-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物5和PC₆₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例14-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例14-1至14-3中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表9中。

[表9]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例14-1	0.785	16.581	0.644	8.38
实验例14-2	0.79	14.24	0.638	7.17
					实验例14-3	0.794	12.946	0.663	6.82

实验例14-4.有机太阳能电池的制造

以与实验例14-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用PC₇₁BM代替实验例14-1中作为光活性层的电子受体材料的PC₆₁BM。

实验例14-5.有机太阳能电池的制造

以与实验例14-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物5和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例14-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例14-6.有机太阳能电池的制造

以与实验例14-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物5和PC₇₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例14-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例14-4至14-6中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表10中。

[表10]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例14-4	0.798	16.481	0.569	7.48
实验例14-5	0.807	14.573	0.561	6.60
					实验例14-6	0.810	14.848	0.615	7.39

实验例15-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例12-1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代替实验例12-1中作为光活性层的电子供体材料的聚合物3。

实验例15-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例15-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物6和PC₆₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例15-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例15-3.有机太阳能电池的制造

以与实验例15-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物6和PC₆₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例15-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例15-1至15-3中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表11中。

[表11]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例15-1	0.742	16.534	0.555	6.82
实验例15-2	0.76	13.556	0.603	6.21
					实验例15-3	0.76	12.401	0.633	5.97

实验例15-4.有机太阳能电池的制造

以与实验例15-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于使用PC₇₁BM代替实验例15-1中作为光活性层的电子受体材料的PC₆₁BM。

实验例15-5.有机太阳能电池的制造

以与实验例15-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物6和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例15-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

实验例15-6.有机太阳能电池的制造

以与实验例15-4相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物6和PC₇₁BM的复合材料溶液以2000rpm代替实验例15-4中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例15-4至15-6中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表12中。

[表12]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例15-4	0.758	14.489	0.477	5.23
实验例15-5	0.769	13.910	0.565	6.05
					实验例15-6	0.774	13.350	0.575	5.95

实验例16-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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代替实验例2中的聚合物1。

实验例16-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例16-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物7和PC₇₁BM的复合材料溶液以1200rpm代替实验例16-1中用于涂覆光活性层的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例16-1和16-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表13中。

[表13]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例16-1	0.792	15.623	0.637	7.89
实验例16-2	0.797	15.498	0.632	7.80

实验例17-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物8和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例17-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例17-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物8和PC₇₁BM的复合材料溶液以1100rpm代替实验例17-1中用于涂覆光活性层的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例17-1和17-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表14中。

[表14]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例17-1	0.792	11.711	0.706	6.55
实验例17-2	0.799	10.446	0.703	5.87

实验例18-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物9和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例18-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例18-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物9和PC₇₁BM的复合材料溶液以1100rpm代替实验例18-1中用于涂覆光活性层的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例18-1和18-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表15中。

[表15]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例18-1	0.839	12.065	0.667	6.74
实验例18-2	0.840	10.594	0.691	6.14

实验例19-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物10和PC₇₁BM的复合材料溶液以900rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例19-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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代替实验例2中的聚合物1。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例19-1和19-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表16中。

[表16]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例19-1	0.764	16.760	0.555	7.11
实验例19-2	0.763	16.721	0.588	7.50

实验例20-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物11和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例20-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例20-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物11和PC₇₁BM的复合材料溶液以1300rpm代替实验例20-1中用于涂覆光活性层的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例20-1和20-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表17中。

[表17]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例20-1	0.775	15.698	0.502	6.11
实验例20-2	0.787	14.077	0.682	7.56

实验例21-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物12和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例21-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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代替实验例2中的聚合物1。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例21-1和21-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表18中。

[表18]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例21-1	0.813	11.331	65.49	6.033
实验例21-2	0.818	11.278	66.95	6.179

实验例22-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物13和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例22-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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代替实验例2中的聚合物1。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例22-1和22-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表19中。

[表19]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例22-1	0.793	10.308	67.08	5.482
实验例22-2	0.792	8.898	65.66	4.627

实验例23-1.有机太阳能电池的制造

通过将聚合物14和PC₇₁BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中来制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至2.5重量％，并将有机太阳能电池制成具有ITO/ZnO NP/光活性层/MoO₃/Ag的倒置结构。

使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对涂覆有ITO的1.5cm×1.5cm的棒型玻璃基底进行超声洗涤，用臭氧处理ITO表面10分钟，然后制备ZnO NP(在异丙醇中的2.5重量％的ZnO纳米级N-10)，以4000rpm旋涂ZnONP溶液20秒，然后通过在100℃下进行热处理10分钟来移除剩余的溶剂，从而完成电子传输层。为了涂覆光活性层，将聚合物14和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm旋涂。在热沉积设备中，以的速率沉积MoO₃以具有10nm的厚度，从而制造空穴传输层。在以上述顺序制造电子传输层和空穴传输层之后，在热沉积设备中以的速率沉积Ag以具有100nm的厚度，从而制造具有倒置结构的有机太阳能电池。

实验例23-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例23-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物14和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例23-1中的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例23-1和23-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表20中。

[表20]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例23-1	0.804	13.477	0.664	7.19
实验例23-2	0.810	13.295	0.662	7.13

实验例24-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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并且将聚合物15和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm代替实验例2中的1000rpm进行旋涂。

实验例24-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例24-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物15和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例24-1中的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例24-1和24-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表21中。

[表21]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例24-1	0.761	16.474	0.459	5.75
实验例24-2	0.778	13.838	0.580	6.25

实验例25-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例23-1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16代替实验例23-1中的聚合物14。

实验例25-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例25-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物16和PC₇₁BM的复合材料溶液以1000rpm代替实验例25-1中的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例25-1和25-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表22中。

[表22]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例25-1	0.750	14.230	0.619	6.60
实验例25-2	0.749	13.486	0.660	6.67

实验例26-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例2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17代替实验例2中的聚合物1。

实验例26-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例26-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物17和PC₇₁BM的复合材料溶液以1200rpm代替实验例26-1中的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例26-1和26-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表23中。

[表23]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例26-1	0.693	16.398	53.18	6.045
实验例26-2	0.687	16.788	57.34	6.617

实验例27-1.有机太阳能电池的制造

通过将聚合物18和PC₇₁BM以1∶2的比例溶解在氯苯(CB)中来制备复合材料溶液。在这种情况下，将浓度调整至2重量％，并将有机太阳能电池制成具有ITO/ZnO/光活性层/MoO₃/Ag的倒置结构。

使用蒸馏水、丙酮和2-丙醇对涂覆有ITO的1.5×1.5cm²的棒型玻璃基底进行超声洗涤，用臭氧处理ITO表面10分钟，然后制备氧化锌前体(ZnO前体溶液：在丁醇中的ZnO纳米颗粒25mg/ml)，以4000rpm旋涂氧化锌(ZnO)溶液40秒，然后通过在100℃下进行热处理10分钟来移除剩余的溶剂，从而完成电子传输层。为了涂覆光活性层，将聚合物18和PC₇₁BM的复合材料溶液以700rpm旋涂20秒。在热沉积设备中，以的速率沉积MoO₃以具有10nm的厚度，从而制造空穴传输层。在以上述顺序制造电子传输层和空穴传输层之后，在热沉积设备中以的速率沉积Ag以具有100nm的厚度，从而制造具有倒置结构的有机太阳能电池。

实验例27-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例27-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物18和PC₇₁BM的复合材料溶液以1000rpm代替实验例27-1中的700rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例27-1和27-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表24中。

[表24]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例27-1	0.755	12.702	0.595	5.70
实验例27-2	0.798	13.206	0.618	6.52

实验例28-1.有机太阳能电池的制造

以与实验例27-1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19代替聚合物18并且将聚合物19和PC₇₁BM的复合材料溶液以1000rpm代替实验例2中的700rpm进行旋涂。

实验例28-2.有机太阳能电池的制造

以与实验例28-1相同的方式制造有机太阳能电池，不同之处在于将聚合物19和PC₇₁BM的复合材料溶液以1500rpm代替实验例28-1中的1000rpm进行旋涂。

在100mW/cm²(AM 1.5)的条件下测量实验例28-1和28-2中制造的有机太阳能电池的光电转换特征，并且结果示于下表25中。

[表25]

	V<sub>OC</sub>(V)	J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>)	FF(％)	PCE(％)
					实验例28-1	0.794	12.254	0.571	5.55
实验例28-2	0.782	12.335	0.580	5.60

V_OC、J_SC、FF和PCE(η)分别意指开路电压、短路电流、填充因子和能量转换效率。开路电压和短路电流分别是电压-电流密度曲线的第四象限中的X轴截距和Y轴截距，并且随着这两个值增加，太阳能电池的效率优选地提高。此外，填充因子是通过可在曲线内绘制出的矩形的面积除以短路电流和开路电压的乘积而得到的值。当用这三个值除以照射光的强度时可以获得能量转换效率，并且更高的值是优选的。从表1至25的结果可以确定，根据本说明书的示例性实施方案的聚合物表现出高效率。

[附图标记]

101：基底

102：第一电极

103：空穴传输层

104：光活性层

105：第二电极

Claims

1.一种聚合物，包含：

由以下化学式1表示的第一单元；和

由以下化学式2表示的第二单元：

[化学式1]

[化学式2]

在化学式1和2中，

X、X'、X"和X"'彼此相同或不同，并且各自独立地为S或Se，

A1和A2彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；或氟，

A3和A4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具有1至50个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有6至25个碳原子的单环芳基或具有10至24个碳原子的多环芳基；或者经取代或未经取代的具有2至60个碳原子的杂环基，

R1至R8彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；经取代或未经取代的具有1至50个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷氧基；经取代或未经取代的具有6至25个碳原子的单环芳基或具有10至24个碳原子的多环芳基；或者经取代或未经取代的具有2至60个碳原子的杂环基，

a1和a2各自为1，并且

a3和a4各自为0或1的整数。

2.根据权利要求1所述的聚合物，其中由化学式1表示的所述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，

X、X'、A1、A2、R1和R4与化学式1中限定的那些相同。

3.根据权利要求1所述的聚合物，其中由化学式2表示的所述第二单元由以下化学式2-1或2-2表示：

[化学式2-1]

[化学式2-2]

在化学式2-1和2-2中，

X"、X'"、R5至R8、A3和A4与化学式2中限定的那些相同。

4.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物还包含由以下化学式3中的任一者表示的第三单元：

[化学式3]

在化学式3中，

b为1至3的整数，

R10至R14彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；经取代或未经取代的具有1至50个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷氧基；经取代或未经取代的硫醚基；经取代或未经取代的具有6至25个碳原子的单环芳基或具有10至24个碳原子的多环芳基；或者经取代或未经取代的具有2至60个碳原子的杂环基。

5.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物包含由以下化学式4至7中的任一者表示的单元：

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

在化学式4至7中，

A和A'彼此相同或不同，并且各自独立地为由化学式1表示的所述第一单元，

B为由化学式2表示的所述第二单元，

C、C'和C”彼此相同或不同，并且各自独立地为由以下化学式3中的任一者表示的第三单元，

[化学式3]

在化学式3中，

b为1至3的整数，

R10至R14彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；经取代或未经取代的具有1至50个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷氧基；经取代或未经取代的硫醚基；经取代或未经取代的具有6至25个碳原子的单环芳基或具有10至24个碳原子的多环芳基；或者经取代或未经取代的具有2至60个碳原子的杂环基，

l为摩尔比并且0<l<1，

m为摩尔比并且0<m<1，

o为摩尔比并且0<o<1，

p为摩尔比并且0<p<1，

q为摩尔比并且0<q<1，

l+m＝1，

o+p+q＝1，并且

n为所述单元的重复数，为1至10000的整数。

6.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物包含由以下化学式4-1、化学式5-1、化学式6-1和化学式7-1中的任一者表示的单元：

[化学式4-1]

[化学式5-1]

[化学式6-1]

[化学式7-1]

在化学式4-1、化学式5-1、化学式6-1和化学式7-1中，

A1至A4、R1、和R4至R8与化学式1和2中限定的那些相同，

A'1、A'2、R'1和R'4与化学式1的A1、A2、R1和R4的限定相同，

R10至R13、R'12和R'13彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；卤素基团；羟基；经取代或未经取代的具有1至50个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷氧基；经取代或未经取代的具有6至25个碳原子的单环芳基或具有10至24个碳原子的多环芳基；或者经取代或未经取代的具有2至60个碳原子的杂环基，

l为摩尔比并且0<l<1，

m为摩尔比并且0<m<1，

o为摩尔比并且0<o<1，

p为摩尔比并且0<p<1，

q为摩尔比并且0<q<1，

l+m＝1，

o+p+q＝1，并且

n为所述单元的重复数，为1至10000的整数。

7.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物包含由以下化学式4-1-1至4-1-10、化学式5-1-1至5-1-3、化学式6-1-1至6-1-14和化学式7-1-1至7-1-5中的任一者表示的单元：

[化学式4-1-1]

[化学式4-1-2]

[化学式4-1-3]

[化学式4-1-4]

[化学式4-1-5]

[化学式4-1-6]

[化学式4-1-7]

[化学式4-1-8]

[化学式4-1-9]

[化学式4-1-10]

[化学式5-1-1]

[化学式5-1-2]

[化学式5-1-3]

[化学式6-1-1]

[化学式6-1-2]

[化学式6-1-3]

[化学式6-1-4]

[化学式6-1-5]

[化学式6-1-6]

[化学式6-1-7]

[化学式6-1-8]

[化学式6-1-9]

[化学式6-1-10]

[化学式6-1-11]

[化学式6-1-12]

[化学式6-1-13]

[化学式6-1-14]

[化学式7-1-1]

[化学式7-1-2]

[化学式7-1-3]

[化学式7-1-4]

[化学式7-1-5]

l为摩尔比并且0<l<1，

m为摩尔比并且0<m<1，

o为摩尔比并且0<o<1，

p为摩尔比并且0<p<1，

q为摩尔比并且0<q<1，

l+m＝1，

o+p+q＝1，并且

n为所述单元的重复数，为1至10000的整数。

8.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物的HOMO能级为5eV至5.9eV。

9.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物对氯苯的溶解度为0.1重量％至20重量％。

10.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物的数均分子量为5000g/mol至1000000g/mol。

11.根据权利要求1所述的聚合物，其中所述聚合物的分子量分布为1至10。

12.一种有机太阳能电池，包括：

第一电极；

设置为面向所述第一电极的第二电极；以及

设置在所述第一电极和所述第二电极之间并且包括光活性层的具有一个或更多个层的有机材料层，

其中所述有机材料层中的一个或更多个层包含根据权利要求1至11中任一项所述的聚合物。

13.根据权利要求12所述的有机太阳能电池，其中所述光活性层包含选自电子供体和电子受体中的一种或两种或更多种，并且

所述电子供体包含所述聚合物。

14.根据权利要求13所述的有机太阳能电池，其中所述电子供体和所述电子受体构成本体异质结(BHJ)。

15.根据权利要求13所述的有机太阳能电池，其中所述光活性层还包含添加剂。

16.根据权利要求12所述的有机太阳能电池，其中所述光活性层具有包括n型有机材料层和p型有机材料层的双层薄膜结构，并且

所述p型有机材料层包含所述聚合物。