[發明專利]一種太陽能電池用空穴傳輸材料及制備方法

在審

• 申請號: 201810319686.9
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108467476A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 徐海濤;符祥;張意晨;曾光
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/50;H01L51/54
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明涉及一種太陽能電池用空穴傳輸材料及制備方法，其制備方法為：9?[1?(磺酸鈉)丁基]?2,7?二溴咔唑與2,7?雙(4,4,5,5?四甲基?1,3,2?二氧雜硼烷?2?基)?9,9?二辛基芴進行鈴木偶聯反應，獲得太陽能電池用空穴傳輸材料聚{9?[1?(磺酸鈉)丁基]?2,7?咔唑?交替?9,9?二辛基芴}。本發明制備的空穴傳輸材料用于太陽能電池，具有加工容易、室溫水醇溶液加工、中性、光電轉換效率高等優點。

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池用空穴傳輸材料及制備方法，具體屬于有機太陽能電池用界面層材料技術領域。

背景技術

有機太陽能電池具有成本低、質量輕、可大面積加工、柔性好、應用領域廣等優點，具有光明的應用前景。

有機太陽能電池用空穴傳輸材料對其光電轉換效率和穩定性有重要影響。空穴傳輸材料可以防止活性層與電極發生反應，從而提高有機太陽能電池的穩定性。空穴傳輸材料可以提高空穴的收集以及傳輸效率，調整活性層與電極間的界面勢壘，從而提高有機太陽能電池的光電轉換效率。

目前有機太陽能電池常用的空穴傳輸材料是PEDOT∶PSS。但是，PEDOT∶PSS具有強酸性，會腐蝕電極，不利于有機太陽能電池的長期穩定。另外，PEDOT∶PSS具有強吸濕性，容易吸收空氣中的水分，不利于有機太陽能電池的穩定性。此外，PEDOT∶PSS的空穴傳輸各向異性也不利于空穴的傳輸和手機，不利于有機太陽能電池的光電轉換效率。

目前有文獻和專利報道使用共軛聚電解質材料作為有機太陽能電池的空穴傳輸層材料，比如PCP-Na、PFS、CPE-K、CPEPh-Na、PhNa-1T等。但是，上述共軛聚電解質材料具有低空穴遷移率的缺點，用于有機太陽能電池空穴傳輸層時，必須加工的特別薄，厚度一般低于10納米，才能保證電池具有高的光電轉換效率，如此薄的厚度對加工工藝的要求非常苛刻。

發明內容

本發明旨在提供一種新型有機太陽能用空穴傳輸材料。本發明提供的空穴傳輸材料具有高空穴遷移率、可室溫水醇溶液加工、中性、光電轉換效率高等優點。

本發明一種太陽能電池用空穴傳輸材料及制備方法，所述的太陽能電池用空穴傳輸材料的結構式如下：

所述的制備方法如下：

向反應釜內加入1.0摩爾9-[1-(磺酸鈉)丁基]-2,7-二溴咔唑、1.0摩爾2,7-雙(4, 4,5, 5-四甲基-1, 3, 2-二氧雜硼烷-2-基)-9, 9-二辛基芴、0.05摩爾四三苯基膦鈀和50.0毫升二甲基亞砜，通過鼓泡的方式，以0.6升/分鐘的流速通入氮氣1.0小時，然后再加入10.0毫升2.0摩爾/升的碳酸鉀水溶液，室溫攪拌0.5小時，使原料混合均勻，接著以5℃/小時的升溫速度，升溫到90~100℃，恒溫在90~100℃攪拌反應24.0-36.0小時；停止反應，降至室溫，將反應產物倒入200.0毫升丙酮中，機械攪拌0.5小時，抽濾，除去有機溶劑，得到太陽能電池用空穴傳輸材料聚{9-[1-(磺酸鈉)丁基]-2, 7-咔唑-交替-9, 9-二辛基芴}。

本發明的有益效果：

本發明太陽能電池用空穴傳輸材料空穴遷移率高，用于有機太陽能電池空穴傳輸層，可以實現100納米加工，有效的解決了加工工藝苛刻的難題。另外，本發明的空穴傳輸層材料的水溶液或甲醇溶液或水/甲醇混合溶液的pH值范圍在7.0~7.5，可以在室溫下，通過水溶液或甲醇溶液或水/甲醇混合溶液溶解加工，材料呈中性，不會腐蝕電極，可以有效提高聚合物太陽能電池的穩定性，具有高空穴遷移率、室溫水醇溶液加工、中性、光電轉換效率高等優點。

具體實施方式

以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實施例只用于解釋本發明 ，并非用于限定本發明的范圍。

實施例1