[發明專利]納米結構的全聚合物太陽電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201310204719.2
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN104183703A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 張堅;李燦;于為
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.納米結構的全聚合物太陽電池，包括層狀相互疊合的陽極（1）與陰極（5），以及在陽極（1）與陰極（5）之間的一光敏層（3），在該陽極和光敏層之間設置中間層（2），在所述的陰極和所述光敏層之間設置陰極中間層（4），其特征在于：所述光敏層（3）為納米結構的全聚合物薄膜。

2.根據權利要求1所述的全聚合物太陽電池，其特征在于：所述光敏層由給體聚合物材料和受體聚合物材料組成，給體聚合物與受體聚合物的質量比為1:10-10:1。

3.根據權利要求1或2所述的納米結構的全聚合物太陽電池，其特征在于：所述全聚合物光敏層薄膜的給體聚合物材料和受體聚合物材料中至少有一種形成了納米結構，納米結構的含量為10%-100%。

4.根據權利要求3所述的納米結構的全聚合物太陽電池，其特征在于：所述光敏層中的給體聚合物和/或受體聚合物形成的納米結構包括納米顆粒（粒徑1-100納米）、納米線（徑向截面的直徑1-100納米）、納米棒（徑向截面的直徑1-100納米）或納米柱（徑向截面的直徑1-100納米）中的一種或二種以上，光敏層薄膜具有網絡互穿的納米結構。

5.根據權利要求3或4所述的納米結構的全聚合物太陽電池，其特征在于：所述光敏層中的給體聚合物和受體聚合物形成的兩相分離的尺度在納米量級（1-100納米），提供了大的兩相界面面積和電荷連續傳輸的路徑。

6.根據權利要求1或2所述的納米結構的全聚合物太陽電池，其特征在于：所述光敏層的厚度為30納米-1000納米。

7.根據權利要求1所述的納米結構的全聚合物太陽電池，其特征在于：所述光敏層中的給體聚合物包括聚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）、聚環丙烷對苯二酸酯（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）、聚苯乙炔撐（PPE）、2-甲氧基-5-（2′-乙烯基-己氧基）聚對苯乙烯撐（MEH-PPV）、聚對苯乙炔（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中的一種或二種以上；

所述光敏層中的受體聚合物包括聚芴（F8TBT、PF12TBT、F8BT、PFDTBT）、基于萘四羧酸酰亞胺的聚合物（PF-NDI、P(NDI2OD-T2)、P(NDI-TCPDTT))、基于苝酰亞胺的聚合物（PV-PDI、PT-PDI、PDTP-PDI、PF-PDI、PDBS-PDI、PC-PDI）、苯并噻二唑類聚合物（PFO-DBT）、聚異氰基多肽二萘嵌苯二酰亞胺（PTCDI）及聚合物（BBL）等n-型聚合物中的一種或二種以上。

8.一種權利要求1所述全聚合物太陽電池的制備方法，包括層狀相互疊合的陽極（1）與陰極（5），以及在陽極（1）與陰極（5）之間的一光敏層（3），在該陽極和光敏層之間設置中間層（2），在所述的陰極和所述光敏層之間設置陰極中間層（4），其特征在于：所述全聚合物光敏層納米結構薄膜是聚合物在溶液中預先聚集成納米結構，然后再制備成膜得到的或再于中間層（2）或陰極中間層（4）上制備成膜得到的。

9.根據權利要求8所述全聚合物太陽電池的制備方法，其特征在于：聚合物在溶液中預先聚集成納米結構形成光敏層溶液，其形成過程為：

光敏層的給體材料在混合溶劑中預先形成納米線結構再加入固態受體材料共混得到；

或，光敏層的給體材料在混合溶劑中預先形成納米線再與受體混合溶劑溶液共混得到；

或，光敏層的給體材料在混合溶劑中預先形成納米線再與已形成納米結構的受體材料共混得到。

光敏層溶液中給體材料和受體材料的總濃度為4-100毫克/毫升。