一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法技术

本发明专利技术公开了一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，包括以下步骤：A．将电子传输层材料与氧化石墨烯共混，将所得混合物加热溶解在高沸点溶剂中形成溶液W；B．惰性气体保护和加热下，将溶液W趁热过滤，滤液避光保存；C．向滤液中加入添加剂，保存时间≤24h；D．将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层材料与氧化石墨烯的混合物。通过将氧化石墨烯以及添加剂加入到电子传输层材料中，所得到的共混材料成膜后，较之前的未添加氧化石墨烯及添加剂的电子传输层材料成膜后所得到的电子迁移率有明显提升。

【技术实现步骤摘要】
一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法
本专利技术涉及光电材料
，更具体地，涉及一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法。
技术介绍
有机聚合物太阳电池因其具有成本低廉、工艺简单、原料来源丰富且环保等特点，一直以来都是光伏领域的研究热点，同时，其器件本身又具有可制备成柔性、轻便、半透明电池等优势，因此吸引了国内外研究者的广泛关注和研究。目前，有机太阳电池活性层材料主要为体相异质结结构，活性层材料是由给体和受体材料形成均匀混合的、双连续的互穿网络。一般而言，活性层材料给体材料为含芳稠环的共轭聚合物，受体材料为[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯衍生物(PCBM)。有机太阳电池材料的空穴/电子传输率是影响有机太阳电池光电效率的重要指标之一。有机材料的空穴/电子传输率越高，则光激发的空穴/电子在材料中越不容易淬灭，从而有更高几率达到阴阳极形成有效电流。为了有效提升太阳电池的空穴/电子传输率，人们会在阴阳极和活性层中间加入特定结构的电子/空穴传输层，从而实现上述目的。如聚芴类高分子，就被证明是一类较常见的电子传输层材料。然而聚芴类高分子，提升有机太阳电池电子迁移率的效果较为有限，人们更想通过简单的手法进一步提升有机太阳电池电子迁移率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供另一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，可以进一步提升电子传输层中电子迁移率。令人意外的发现，将氧化石墨烯添加至电子传输层材料中形成共混物，此共混物成膜后电子迁移率有明显的提升。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下方案予以实现的：一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，包括如下步骤：A.将电子传输层材料与氧化石墨烯共混，将所得混合物加热溶解在高沸点溶剂中形成溶液W；B.惰性气体保护下和加热下，将溶液W趁热过滤，滤液避光保存；C.向滤液中加入添加剂，保存时间≤24h；D.将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层材料与氧化石墨烯的混合物；其中，电子传输层材料的分子结构式为：其中，R1、R2为C1-C22的烷基或者C1-C22的烷氧基，所述烷基或者烷氧基为直链、支链或者环状，其中一个或多个碳原子可以被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基取代，氢原子可被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代。进一步的，一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，所述电子传输层和氧化石墨烯的质量比为1：0.01-0.1。进一步的，一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，所述添加剂为二碘辛烷或氯萘。进一步的，一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，所述添加剂在溶液W滤液中的占比为0.1-1wt％。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：氧化石墨烯具有良好的光电性能和电子迁移率，将其与聚芴类的电子传输层材料进行物理共混，加入添加剂，可形成均匀的结构。将共混物溶液成膜，作为新的电子传输层材料，可以有效提升电子迁移率。附图说明图1为实施例1中共混膜(电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.01)的原子力学显微镜图。图2为实施例2中共混膜(电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.05)的原子力学显微镜图。图3为实施例3中共混膜(电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.1)的原子力学显微镜图。图4为实施例4中共混膜(电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.1)的原子力学显微镜图。图5为实施例1中电子传输层材料的结构。图6为实施例2中电子传输层材料的结构。图7为实施例3中电子传输层材料的结构。图8为实施例4中电子传输层材料的结构。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，包括以下步骤：A.电子传输层材料与氧化石墨烯混合形成共混物，质量比为电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.01，将所得混合物溶解在氯苯中并加热至100℃，形成溶液W；B.在氩气保护下，保持溶液W温度为100℃，趁热用孔径为0.45微米的滤头过滤，将滤液保存在棕色试剂瓶中，C.然后加入二碘辛烷，保存3h。D.最后将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层材料与氧化石墨烯的混合物。待测试电子迁移率时，先将所得混合物再次溶于100℃氯苯中，并旋涂成共混膜，厚度为40nm。共混材料的电子迁移率采用空间电荷限制电流(SCLC)的方法测量。SCLC器件结构为ITO/PEDOT/共混膜/MoO3/Al。根据公式：JSCLC＝(9/8)εoεrμo(V2/L3)，计算得到，J是电流，μo是零场强下的迁移率，εo是真空介电常数，εr是材料的介电常数，L是材料的厚度，V是聚合物层的有效电压，由器件的施加电压(Vappl)减去器件的内建电场电压(Vbi)和器件其它层电阻的电压降(Vs)：V＝Vappl-Vbi-Vs。器件的迁移率可以通过J1/2-V的曲线斜率计算得到。我们将共混膜做了电子迁移率测试，作为对比，也测试了一系列正交试验。所得结果如下。其中电子传输层材料的结构式如图5所示。实施例2一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，包括以下步骤：A.电子传输层材料与氧化石墨烯混合形成共混物，质量比为电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.05，将上述共混物溶解在甲苯中并加热至120℃，形成溶液W；B.在氩气保护下，保持溶液W温度为120℃，趁热用孔径为0.7微米的滤头过滤，将滤液保存在棕色试剂瓶中，C.然后加入二碘辛烷，保存5h。D.最后将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层材料与氧化石墨烯的混合物。待测试电子迁移率时，先将所得混合物再次溶于120℃甲苯中，并旋涂成共混膜，厚度为40nm。共混材料的电子迁移率采用空间电荷限制电流(SCLC)的方法测量。SCLC器件结构为ITO/PEDOT/共混膜/MoO3/Al。根据公式：JSCLC＝(9/8)εoεrμo(V2/L3)，计算得到，J是电流，μo是零场强下的迁移率，εo是真空介电常数，εr是材料的介电常数，L是材料的厚度，V是聚合物层的有效电压，由器件的施加电压(Vappl)减去器件的内建电场电压(Vbi)和器件其它层电阻的电压降(Vs)：V＝Vappl-Vbi-Vs。器件的迁移率可以通过J1/2-V的曲线斜率计算得到。我们将共混膜做了电子迁移率测试，作为对比，也测试了一系列正交试验。所得结果如下。其中电子传输层材料的结构式如图6所示。实施例3一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，包括以下步骤：A.电子传输层材料与氧化石墨烯混合形成共混物，质量比为电子传输层材料：氧化石墨烯＝1：0.1，将上述共混物溶解在三甲苯中并加热至140℃，形成溶液W；B.在氩气保护下，保持溶液W温度为140℃，趁热用孔径为1微米的滤头过滤，将滤液保存在棕色试剂瓶中，C.然后加入氯萘，保存5h。D.最后将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层材料与氧化石墨烯的混合物。待测试电子迁移率时，先将所得混合物再次溶于140℃三甲苯中，并旋涂成共混膜，厚度为40nm。共混材料的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：A.将电子传输层材料与氧化石墨烯共混，将所得混合物加热溶解在高沸点溶剂中形成溶液W；B.惰性气体保护和加热下，将溶液W趁热过滤，滤液避光保存；C.向滤液中加入添加剂，保存时间≤24h；D.将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层与氧化石墨烯的混合物；其中，电子传输层材料的分子结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种对有机聚合物电池电子传输层改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：A.将电子传输层材料与氧化石墨烯共混，将所得混合物加热溶解在高沸点溶剂中形成溶液W；B.惰性气体保护和加热下，将溶液W趁热过滤，滤液避光保存；C.向滤液中加入添加剂，保存时间≤24h；D.将滤液在真空条件下蒸馏去除溶剂，得到电子传输层与氧化石墨烯的混合物；其中，电子传输层材料的分子结构式为：其中，R1、R2为C1-C22的烷基或者C1-C22的烷氧基，所述烷基或者烷氧基为直链、支链或者环状，其中一个或多个碳原子可以被氧原子、烯基、炔基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：林前锋，
申请(专利权)人：湖南国盛石墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43