[發明專利]一種透明電極及其制備方法和有機太陽能電池

在審

• 申請號: 201410326448.2
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN105244443A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 李慧;夏圣安;謝封超
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及電極技術領域，特別涉及一種透明電極及其制備方法和有機太陽能電池。

背景技術

當前，最常用的透明電極材料是基于傳統無機材料的金屬氧化物或氟化物，諸如ITO、IZO或FTO等，然而隨著稀有金屬的日趨匱乏、價格日益增長、以及透明導電薄膜熱穩定性差、柔性差和制備過程的復雜等問題，限制了它們在光電功能器件領域的應用。因此，開發具有原材料豐富，價格低廉，柔性好，透明且導電性高的電極材料，對光電功能器件等領域發展意義重大。

石墨烯由于具有高遷移率，優良的機械性能以及良好的透光性和熱穩定性等優異特性，成為目前最有潛力代替現有ITO等透明電極的新材料。然而目前所能制備的大面積石墨烯是多晶結構，具有較多的缺陷和晶界，極大地影響了其光電性能。為了解決這一問題，業界制備出了一種石墨烯復合材料透明電極，該透明電極在柔性透明基板上設有石墨烯層和導電高分子層；該石墨烯復合材料透明電極結合了導電高分子和石墨烯二者的優點，具有優異的光電性能和柔性。但該透明電極在后期應用時，例如在該透明電極表面制備活性層時，通常將活性層材料溶于油溶性溶劑中如氯苯后再在透明電極表面旋涂，旋涂過程中油溶性溶劑會溶蝕導電高分子層，將導致導電高分子層的失效。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例第一方面提供了一種透明電極，用以解決現有技術中的石墨烯導電高分子復合透明電極中，由于導電高分子易被油溶性溶劑溶蝕，導致導電高分子層失效的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種透明電極，包括基底和設置在所述基底表面的透明導電薄膜，所述透明導電薄膜的材料包括石墨烯材料和化學結構式如式(Ⅰ)所示的導電聚合物，所述石墨烯材料包括石墨烯或摻雜石墨烯，所述石墨烯材料均勻分散在所述透明導電薄膜中，

式(Ⅰ)，

其中，n為10～30。

本發明實施方式中，所述透明導電薄膜中，所述導電聚合物與所述石墨烯材料的質量比為1:1～10:1。

本發明實施方式中，所述石墨烯材料的層數為單層或多層。

本發明實施方式中，所述摻雜石墨烯為氮摻雜石墨烯或硼摻雜石墨烯。

本發明實施方式中，所述基底的材質為玻璃、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚氨酯。

本發明實施方式中，所述透明導電薄膜的厚度為1～10nm。

本發明實施例第一方面提供的透明電極，其透明導電薄膜中包括式(Ⅰ)所示的導電聚合物，該導電聚合物的側鏈不含有長烷基鏈，導電聚合物的油溶性較低，因此在后續應用中，所述導電聚合物不易受到油溶性溶劑的溶蝕，從而提高了透明電極的穩定性，解決了現有技術中石墨烯導電高分子復合透明電極中，由于導電高分子易被油溶性溶劑溶蝕導致導電高分子層失效的問題。

第二方面，本發明實施例提供了一種透明電極的制備方法，包括以下步驟：

提供基底，將石墨烯材料和化學結構式如式(Ⅱ)所示的聚合物溶于極性溶劑中，得到混合溶液；將所述混合溶液涂覆在所述基底表面形成薄膜；所述石墨烯材料包括石墨烯或摻雜石墨烯

式(Ⅱ)；其中，R為碳原子數為4～15的烷基，n為10～30；

加熱所述薄膜，使所述化學結構式如式(Ⅱ)所示的聚合物發生熱解反應，生成化學結構式如式(Ⅰ)所示的導電聚合物，得到透明導電薄膜，從而得到透明電極；所述透明導電薄膜的材料包括石墨烯材料和化學結構式如式(Ⅰ)所示的導電聚合物，所述石墨烯材料均勻分散在所述透明導電薄膜中，

式(Ⅰ)，

其中，n為10～30。

本發明實施方式中，所述R為1,1,4,8-四甲基壬烷基。

本發明實施方式中，所述混合溶液中，所述化學結構式如式(Ⅱ)所示的聚合物的濃度為1～10g/L，所述石墨烯材料的濃度為0.1～3g/L。

本發明實施方式中，所述極性溶劑為水、乙醇、乙腈、丙酮、四氫呋喃和二甲基甲酰胺中的至少一種。

本發明實施方式中，所述涂覆的方法包括旋涂、噴涂或刮涂。

本發明實施方式中，所述加熱溫度為150℃～250℃，加熱時間為0.5～1h。

本發明實施方式中，所述透明導電薄膜中，所述導電聚合物與所述石墨烯材料的質量比為1:1～10:1。

本發明實施方式中，所述石墨烯材料的層數為單層或多層。

本發明實施方式中，所述摻雜石墨烯為氮摻雜石墨烯或硼摻雜石墨烯。