[發明專利]一種側鏈含氟聚噻吩及用于提高反向有機太陽能電池電極功函的方法

有效

• 申請號: 201310065466.5
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103145956A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陳義旺;曾蓉;諶烈;姚凱
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于功能高分子材料領域，涉及太陽能電池材料。

背景技術

聚合物太陽能電池由于成本低廉、輕薄靈活、易于實現大面積和柔性器件、器件結構和各層結構物質的可設計性等優點成為近年來太陽能電池研究與開發的熱點。雖然目前本體異質結聚合物太陽能電池的器件效率已經超過了9%。[《自然光子學》（?2012,?6,?591.]，但與非晶硅薄膜太陽能電池18%的能量轉化效率相比仍有較大差距。造成器件效率低的原因之一是目前廣泛使用的的空穴傳輸層聚3，4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)雖然具有高的空穴傳輸率，但是其低的電子阻隔率[應用物理快報，2008,?92,?023504.?]無法有效地阻隔電子到達陽極，使得器件效率低；另一方面，由于PEDOT:PSS的酸性和親水性能導致電池器件穩定性低。因此，研發新型空穴傳輸層替代PEDOT:PSS迫在眉睫且要求嚴格。高效的空穴傳輸層不僅要具有高的空穴傳導率和很好的電子阻擋能力，而且在陽極層界面可以形成規整排列，與本體異質結活性層有良好的界面分離性能。

發明內容

本發明的目的是提供了一種側鏈含氟聚噻吩及將其用于提高反向有機太陽能電池電極功函的方法。該類側鏈含氟聚噻吩，與活性層物質共混溶解性好，與活性層物質旋涂成膜后，自主裝形成界面單分子層作為有機太陽能電池的空穴傳輸層，制備方法簡單。將噻吩引入空穴傳輸層中，一方面能夠提高與活性層的界面相容性，另一方面有利于提高空穴的收集和傳輸。另外，含氟側鏈具有低的表面接觸能，涂覆時更容易向接觸空氣/溶液界面偏移，與活性層接觸時帶有偶極效應，提高陽極功函。

本發明通過以下技術方案實現的。

本發明所述的側鏈含氟聚噻吩具有如下結構。

?

其中，表示主鏈重復單元。m,?n為聚合物主鏈單元的重復個數，m為自然數0-95，n為自然數5-100。m與n的比值范圍為0-19。

R1為不同的氫、碳原子數為1到20的直鏈或支化鏈的烷基，碳原子數為1到20的直鏈或支化鏈的烷氧基，碳原子數為1到20的直鏈或支化鏈的烷氧苯基，或包含一個或多個芳香環的芳基。

R2為不同的氟、碳原子數為1到25的直鏈或支化鏈的烷基，不同的氟、碳原子數為1到25的直鏈或支化鏈的烷氧基，不同的氟、碳原子數為1到25的直鏈或支化鏈的烷氧苯基，或包含一個或多個芳香環的芳基的不同的氟、碳原子數為1到10的烷基。

本發明所述的將側鏈含氟聚噻吩用于提高反向有機太陽能電池電極功函的方法，是將側鏈含氟聚噻吩用作反向有機太陽能電池的空穴傳輸層。

本發明所述的側鏈含氟聚噻吩用作太陽能電池的空穴傳輸層，是將側鏈含氟聚噻吩與活性層物質共混配成溶液旋涂在電子傳輸層上，形成活性層和空穴傳輸層。其中，

側鏈含氟聚噻吩分子作為空穴傳輸層物質在共混溶液中發生自主裝現象，向空氣/溶液界面偏移，靠近大氣漂浮在活性層物質上面，因此旋涂的溶液在電子傳輸層上形成活性層，再在活性層上形成空穴傳輸層。

上述太陽能電池器件結構為器件結構一，如圖1所示，1是基底材料（玻璃或柔性材料），2是ITO陰極層，3是電子傳輸層，4是電子給體材料、電子受體材料和側鏈含氟聚噻吩的共混形成的電子傳輸層和空穴傳輸層，?5是金屬陽極層；所述的側鏈含氟聚噻吩用作太陽能電池的空穴傳輸層。

本發明也可直接配成溶液直接將側鏈含氟聚噻吩旋涂在活性層上作為空穴傳輸層。

上述太陽能電池器件結構為器件結構二，如圖2所示，6是基底材料（玻璃或柔性材料），7是ITO陰極層，8是電子傳輸層，9是電子給體材料和電子受體材料的共混薄膜活性層，10是空穴傳輸層，11是金屬陽極層；所述的側鏈含氟聚噻吩用作太陽能電池的空穴傳輸層。

所述的側鏈含氟聚噻吩用作太陽能電池的空穴傳輸層。

更具體地說，所述的側鏈含氟聚噻吩用作太陽能電池空穴傳輸層的制備方法如下。