一种柔性太阳能电池材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池材料技术领域，为提供富勒烯的光电转化效率，公开了一种柔性太阳能电池材料的制备方法。首先将偶氮聚乙二醇脱氮连接到富勒烯上，形成具有以富勒烯为连接点的网络结构的富勒烯胶体，然后氧化法聚合制备导电高聚物P3HT，将制备的P3HT加入到富勒烯胶体中混合，然后涂膜制成活性薄膜即为所的柔性太阳能电池材料。本发明专利技术的制备方法得到的柔性太阳能电池材料，利用富勒烯胶体的网络结构和P3HT的导电高分子长链结构促进在载流子的迁移和分离，强化有效电荷转化，具有较高的光利用率和光电转化效率，提升了富勒烯作为太阳能电池材料的应用前景，而且制备方法简洁、易操作。

A preparation method of flexible solar cell materials

【技术实现步骤摘要】
一种柔性太阳能电池材料的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池材料领域，具体涉及一种柔性太阳能电池材料的制备方法。
技术介绍
由于化石能源危机、全球气候变暖以及环境污染问题日益严重，使得发展绿色、环保、清洁的可再生能源越来越受到重视，而太阳能因为具有上述优点而成为关注额焦点。其中有机太阳能电池因具有原材料丰富、成本低、工艺简单，同时所用材料为无毒、无污染的环境友好材料，所以在大面积工业化生产中具有显著的优势。其中富勒烯具有能够接受或给出电子以及卓越的光学活性使其在光电转化方面的应用具有更广阔的前景，但是由富勒烯制备的活化层载流子迁移率较低，载流子在活化层复合较为严重，限制了其商业化应用。中国专利CN201110354689.4，专利名称一种叠层有机薄膜太阳能电池，公开了以N,N’-双取代-1,3,8,10-四甲基喹吖啶酮材料为太阳能电池的底层光吸收活性层，以铜酞菁(CuPc)为太阳能电池的顶层光吸收活性层，以富勒烯(C60)为太阳能电池的电子受体，并以TiOx/PEDOT:PSS为太阳能电池的接触中间层的太阳能电池。但是富勒烯的载流子迁移率低，无疑对太阳能电池的光电转化效率带来消极影响。
技术实现思路
针对富勒烯电池材料活化层载流子迁移率低导致光电转化效率低的问题，本专利技术的目的在于提供一种柔性太阳能电池材料的制备方法，促进富勒烯电池材料活化层载流子的迁移，提高富勒烯材料的光电转化效率，促进富勒烯作为太阳能电池材料的开发研究，具有较广的商业应用前景。本专利技术提供如下的技术方案：r>一种柔性太阳能电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将富勒烯、偶氮聚乙二醇和甲苯溶剂混合均匀，然后冻融循环脱气，再置于密封管中真空密封、加热，然后旋转蒸发脱除甲苯得到富勒烯胶体；(2)将三氯化铁溶解在甲苯溶剂中，加入3-己基噻吩单体，氮气保护下常温搅拌24小时，然后加入甲醇索氏提取2～4小时，加入丙酮索氏提取5～7小时得到聚3-己基噻吩P3HT；(3)向富勒烯胶体中加入P3HT，常温搅拌，旋转蒸发得到富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体；(4)将富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体经旋转涂膜机按1000～2500r/min速度涂覆在模板上，然后60～70℃干燥60～90h得到柔性太阳能电池材料。作为本专利技术方法的优选，步骤(1)中富勒烯、偶氮聚乙二醇的摩尔比为1:4～7。作为本专利技术方法的优选，密封管加热温度65～75℃，加热时间10～15h。作为本专利技术方法的优选，步骤(1)中冻融循环过程2～5次，每次冻融循环过程如下：将混合物在液氮下凝结成固体，然后抽取真空至真空度0.06～0.08MPa，并保持冷冻状态8～15min，再置于常温水中解冻至无固体物质。作为本专利技术方法的优选，步骤(2)中三氯化铁与3-己基噻吩的摩尔比为28～35:1，甲醇、丙酮和甲苯的体积比为12～17:12～17:1。作为本专利技术方法的优选，步骤(3)中富勒烯胶体与P3HT的质量比为75:2～5，搅拌时间20～30h。作为本专利技术方法的优选，旋转蒸发的温度为55～65℃、真空度为0.06～0.08MPa。本专利技术的柔性太阳能电池材料由富勒烯胶体与导电高聚物P3HT混合制成。富勒烯胶体经偶氮聚乙二醇和富勒烯共混合后冻融、真空加热处理后脱气连接到富勒烯的表面碳原子上制成，使富勒烯胶体内部形成以富勒烯作为连接点的网络结构。导电高聚物P3HT经3-己基噻吩氧化聚合而成，具有导电高分子长链结构，所得P3HT为近粉末固态，然后将富勒烯胶体与导电高聚物P3HT混合，P3HT的导电长链相交并穿插富勒烯胶体的网络结构，使得载流子借助导电高分子长链和网络结构迁移到电池材料的表面，促进活性层的载流子的迁移和分离，使电荷有效转化率高，提高了光电转化率，而且制备方法简洁、易操作，所得电池材料的膜厚为10～30μm。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的制备方法得到的柔性太阳能电池材料，利用富勒烯胶体的网络结构和P3HT的导电高分子长链结构促进在载流子的迁移和分离，强化有效电荷转化，具有较高的光利用率和光电转化效率，提升了富勒烯作为太阳能电池材料的应用前景，而且制备方法简洁、易操作。附图说明图1是太阳能电池器件的结构视图。图中：1、玻璃衬底板，2、ITO层，3、薄膜层，4、银导电层。具体实施方式下面就本专利技术的具体实施方式作进一步说明。如无特别说明，本专利技术中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。本专利技术所用偶氮聚乙二醇由日本公司WakoPureChemicalInd.Co.,Ltd.,处购得，商品型号VPE-0401。本专利技术所用模板为铝模板。实施例1一种柔性太阳能电池材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将富勒烯6.9×10-5mol、偶氮聚乙二醇3.5x10-4mol和25mL甲苯混合均匀，冻融循环脱气3次，冻融循环过程如下：将混合物在液氮下凝结成固体，然后抽取真空至真空度0.07MPa，并保持冷冻状态10min，再置于常温水中解冻至无固体物质；冻融循环处理后置于密封管中真空密封、70℃加热12h，然后在温度为60℃、真空度为0.08MPa下旋转蒸发脱除甲苯得到富勒烯胶体；(2)将0.036mol的三氯化铁溶解在20mL甲苯溶剂中，加入0.0012mol的3-己基噻吩单体，氮气保护下常温搅拌24小时，然后加入300ml甲醇索氏提取3小时，加入300ml丙酮索氏提取6小时得到聚3-己基噻吩P3HT；(3)向750mg富勒烯胶体中加入20mg的P3HT，常温搅拌24h，在温度为60℃、真空度为0.08MPa下旋转蒸发得到富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体；(4)将富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体经旋转涂膜机按1000r/min速度涂覆在模板上，然后70℃干燥72h得到活性薄膜，即为柔性太阳能电池材料。实施例2一种柔性太阳能电池材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将富勒烯6.9×10-5mol、偶氮聚乙二醇2.76x10-4mol和23mL甲苯溶剂混合均匀，然后冻融循环脱气2次，冻融循环过程如下：将混合物在液氮下凝结成固体，然后抽取真空然至真空度0.08MPa，并保持冷冻状态8min，再置于水中解冻至无固体物质；冻融循环处理后置于密封管中真空密封、75℃加热10h，然后在温度为55℃、真空度为0.07MPa下旋转蒸发脱除甲苯得到富勒烯胶体；(2)将0.036mol的三氯化铁溶解在23mL甲苯溶剂中，加入0.0013mol的3-己基噻吩单体，氮气保护下常温搅拌20小时，然后加入276ml甲醇索氏提取4小时，加入276ml丙酮索氏提取7小时得到聚3-己基噻吩P3HT；(3)向750mg富勒烯胶体中加入30mg的P3HT，常温搅拌20h，在温度为55℃、真空度为0.06MPa下旋转蒸发得到富勒烯-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性太阳能电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将富勒烯、偶氮聚乙二醇和甲苯溶剂混合均匀，然后冻融循环脱气，再置于密封管中真空密封、加热，然后旋转蒸发脱除甲苯得到富勒烯胶体；/n（2）将三氯化铁溶解在甲苯溶剂中，加入3-己基噻吩单体，氮气保护下常温搅拌24小时，然后加入甲醇索氏提取2～4小时，加入丙酮索氏提取5～7小时得到聚3-己基噻吩P3HT；/n（3）向富勒烯胶体中加入P3HT，常温搅拌，旋转蒸发得到富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体；/n（4）将富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体经旋转涂膜机按1000～2500r/min速度涂覆在模板上，然后60～70℃干燥60～90h得到柔性太阳能电池材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性太阳能电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将富勒烯、偶氮聚乙二醇和甲苯溶剂混合均匀，然后冻融循环脱气，再置于密封管中真空密封、加热，然后旋转蒸发脱除甲苯得到富勒烯胶体；
（2）将三氯化铁溶解在甲苯溶剂中，加入3-己基噻吩单体，氮气保护下常温搅拌24小时，然后加入甲醇索氏提取2～4小时，加入丙酮索氏提取5～7小时得到聚3-己基噻吩P3HT；
（3）向富勒烯胶体中加入P3HT，常温搅拌，旋转蒸发得到富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体；
（4）将富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体经旋转涂膜机按1000～2500r/min速度涂覆在模板上，然后60～70℃干燥60～90h得到柔性太阳能电池材料。


2.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中富勒烯、偶氮聚乙二醇的摩尔比为1:4～7。


3.根据权利要求1或2所述的柔性太阳能电池材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张挥球，毛久燕，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33