MDMO-PPV包裹PbS量子点和纳米棒材料及电池的制备方法技术

本发明专利技术提供一种ＭＤＭＯ－ＰＰＶ包裹ＰｂＳ纳米材料及太阳能电池的制备方法。针对现有制备ＰｂＳ量子点和纳米棒的缺陷，以及其他无机有机复合体异质结太阳能电池的不足，本发明专利技术以聚合物半导体ＭＤＭＯ－ＰＰＶ为包覆体，制备了具有光电应用前景的ＰｂＳ量子点和纳米棒材料，具有操作简便、成本低廉、适用广泛的特点。本发明专利技术还成功的将纳米棒材料应用于无机有机复合体异质结太阳能电池的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料的制备方法领域，是一种制M匿O-PPV (聚对苯乙 烯撑)包裹PbS (硫化铅)量子点和纳米棒材料，及其与MDM0-PPV复合构 成体异质结太阳能电池的方法。
技术介绍
PbS是一种重要的窄禁带半导体材料，室温下的禁带宽度为O. 41eV， 波尔半径为18nm。纳米PbS存在明显的量子限域效应，通过控制其粒径， PbS纳米晶的禁带宽度可从0.4eV扩展到2.2eV。因此，PbS被广泛应用于太 阳能电池、红外探测、光电开关等领域。量子点材料是指，载流子在三维范围内都受到约束的材料体系。近年 来， 一直是纳米科学研究中最为活跃的领域之一。其主要原因在于量子点 材料奇特的物理化学特性，这不仅为基础科学研究提供了可贵的资源，而 且也在制备量子器件方面具有极其重要的地位。目前，制备粒径较小 (<10nm) PbS量子点，普遍采用油酸包裹法。用这种方法制备的PbS量子 点粒径较小而且均匀可控。但这种方法制备的PbS量子点表面包裹一层油 酸，油酸是绝缘体，严重阻碍了PbS量子点与外界材料电荷的传输，这对 于制备高性能的纳米光电器件极为不利。此外，制备油酸包裹PbS量子点， 条件较为苛刻，操作较为复杂。一维纳米材料(纳米棒或纳米线)是指载流子仅可在一个方向内运动， 而其他两个维度内都受到限制的材料体系。近年来，制备高性能的一维纳 米材料， 一直是科学研究中较为活跃的领域之一，主要原因在于其奇特的 结构与物理化学性能，以及其在纳米器件方面的广泛应用。目前，PbS—维纳米材料的制备方法主要包括，水热法、气相沉积法、微波合成法等。 这些方法合成的纳米棒直径普遍偏大，很难与有机聚合物复合，限制了其 光电器件方面的应用。无机有机复合体异质结太阳能电池，是近年来太阳能电池研究的新领 域。其特点是成本低，并具有很大的性能提高空间。目前，纳米四角体CdSe/MDMO-PPV， CdSe纳米棒/MDM0-PPV体异质结太阳能电池研究的比较 多，效率也相对较高，但CdSe有剧毒，限制了其广泛应用。而ZnO量子点 /MDM0-PPV、 Ti02量子点/P3HT体异质结太阳能电池也研究的较多，其效率 不及CdSe电池效率高，其制约因素是量子点在聚合物内的分布是不连续的 限制了电子的传输，此外ZnO、 Ti02本身对电池光吸收的贡献不大，限制了 对太阳光的进一步利用。
技术实现思路
针对现有制备PbS量子点和纳米棒的缺陷，以及其他无机有机复合体 异质结太阳能电池的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备具有高性能的 PbS量子和点纳米棒的方法，并将其成功用于体异质结太阳能电池。本发 明提供了 一种MDMO-PPV ( poly[2-methoxy-5-(3， 7-dimethyloctyloxy) -1， 4-phenylene vinylene])包裹PbS的量子点的制备方法，包括(1) 将MDMO-PPV溶于甲苯中制成橙黄色半透明溶液；(2) 在的磁力搅拌条件下，将3毫升二甲基亚砜滴入溶液中，橙黄色 半透明溶液立即变为橙黄色透明溶液；(3) 将醋酸铅粉末加入到橙黄色透明溶液中，超声条件下使其溶解；(4) 将12毫克硫代乙酰胺溶于3毫升二甲基亚砜溶液中，在磁力搅拌 下使其溶解；(5) 在剧烈磁力搅拌条件下，将含有硫代乙酰胺的溶液逐滴缓慢滴加 到含有醋酸铅的溶液中；(6) 10 30分钟后，将无水乙醇加入到反应液中，以终止反应的进行， 溶液中有大量暗红色絮状沉淀生成；(7) 将絮状沉淀用离心机分离，并用无水乙醇清洗，室温干燥后即可 得到MDMO-PPV包裹的PbS量子点材料。进一步，所述MDMO-PPV为5-15毫克。 进一步，所述甲苯为15-45毫升。进一步，所述磁力搅拌条件为200转/分，所述剧烈磁力搅拌条件为6006转/分。进一步，所述醋酸铅粉末为80-120毫克。本专利技术还提供了一种MDMO-PPV包裹PbS的纳米棒材料的制备方法，包括(1) 将M固O-PPV溶于甲苯中制成橙黄色半透明溶液；(2) 在的磁力搅拌条件下，将3毫升二甲基亚砜滴入溶液中，橙黄色 半透明溶液立即变为橙黄色透明溶液；(3) 将醋酸铅粉末加入到橙黄色透明溶液中，超声条件下使其溶解；(4) 将12毫克硫代乙酰胺溶于3毫升二甲基亚砜溶液中，在磁力搅拌下使其溶解；(5) 在剧烈磁力搅拌条件下，将含有硫代乙酰胺的溶液逐滴缓慢滴加 到含有醋酸铅的溶液中；(6) 10 30分钟后，将大量无水乙醇加入到反应液中，以终止反应的进行，溶液中有大量暗红色絮状沉淀生成；(7) 将暗红色溶液移入含有特氟隆内胆的高压釜中，封装紧密，勿使 其漏气；将此高压釜放入烘箱中，在150-18(TC下反应20-30小时，反应结 束后冷却至室温；(8) 将60mL无水乙醇加入到反应后的溶液中，以生成大量暗红色絮状 沉淀；将此沉淀用离心机分离，并用无水乙醇清洗后，室温干燥后即可得 到MDM0-PPV包裹纳米棒材料。进一步，所述MDM0-PPV为5-15毫克。 进一步，所述甲苯为15-45毫升。进一步，所述磁力搅拌条件为200转/分，所述剧烈磁力搅拌条件为600 转/分。进一步，所述醋酸铅粉末为80-120毫克。本专利技术又提供了一种MDMO-PPV包裹PbS的纳米棒材料与MDMO-PPV复合构成的体异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1) 将MDMO-PPV溶于甲苯中制成橙黄色半透明溶液；(2) 在磁力搅拌条件下，将二甲基亚砜滴入溶液中，橙黄色半透明溶 液立即变为橙黄色透明溶液；7(3) 将醋酸铅粉末加入到橙黄色透明溶液中，超声条件下使其溶解；(4) 将硫代乙酰胺溶于二甲基亚砜溶液中，在磁力搅拌下使其溶解；(5) 在剧烈磁力搅拌条件下，将含有硫代乙酰胺的溶液逐滴缓慢滴加 到含有醋酸铅的溶液中；(6) 10 30分钟后，将无水乙醇加入到反应液中，以终止反应的进行， 溶液中有大量暗红色絮状沉淀生成；(7) 将暗红色溶液移入含有特氟隆内胆的高压釜中，封装紧密，勿使 其漏气；将此高压釜放入烘箱中，在150-18(TC下反应20-30小时，反应结 束后冷却至室温；(8) 将无水乙醇加入到反应后的溶液中，以生成大量暗红色絮状沉淀； 将此沉淀用离心机分离，并用无水乙醇清洗后，室温干燥后即可得到 MDMO-PPV包裹纳米棒材料；(9) 将ITO玻璃在超声条件下，分别用洗涤剂、去离子水、丙酮、异 丙醇各洗涤10分钟，烘干待用；(10) 将0.25-1毫升的二甲基亚砜溶于10毫升PED0T/PSS中，在60。C温 度下，超声30-60分钟，使其充分溶解；(11) 将PEDOT/PSS溶液，在2400转/分下，在烘干好的ITO玻璃上旋涂 一层70-80纳米的PEDOT/PSS薄层；(12) 将旋涂有PEDOT/PSS的ITO玻璃移入烘箱中，在14(TC下退火1小时；退火完毕后，将其放入充满氮气的手套箱中待用；(13) 将MDMO-PPV包裹的PbS纳米棒溶于MDMO-PPV氯苯溶液中，超声3小时，使其分散均匀；(14) 将分散有PbS纳米棒的MDMO-PPV溶液移入手套箱中，将其旋涂在涂有PEDOT/PSS的ITO玻璃上，甩胶机的转速为1500转/分；(15) 将此ITO玻璃在氮气保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＭＤＭＯ－ＰＰＶ（ｐｏｌｙ［２－ｍｅｔｈｏｘｙ－５－（３，７－ｄｉｍｅｔｈｙｌｏｃｔｙｌｏｘｙ）－１，４－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ　ｖｉｎｙｌｅｎｅ］）包裹ＰｂＳ的量子点的制备方法，其特征在于，包括：　（１）将ＭＤＭＯ－ＰＰＶ溶于甲苯中 制成橙黄色半透明溶液；　（２）在的磁力搅拌条件下，将３毫升二甲基亚砜滴入溶液中，橙黄色半透明溶液立即变为橙黄色透明溶液；　（３）将醋酸铅粉末加入到橙黄色透明溶液中，超声条件下使其溶解；　（４）将１２毫克硫代乙酰胺溶于３毫升 二甲基亚砜溶液中，在磁力搅拌下使其溶解；　（５）在剧烈磁力搅拌条件下，将含有硫代乙酰胺的溶液逐滴缓慢滴加到含有醋酸铅的溶液中；　（６）１０～３０分钟后，将无水乙醇加入到反应液中，以终止反应的进行，溶液中有大量暗红色絮状沉淀生成； 　（７）将絮状沉淀用离心机分离，并用无水乙醇清洗，室温干燥后即可得到ＭＤＭＯ－ＰＰＶ包裹的ＰｂＳ量子点材料。

【技术特征摘要】
1. 一种MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3，7-dimethyloctyloxy)-1，4-phenylene vinylene])包裹PbS的量子点的制备方法，其特征在于，包括(1)将MDMO-PPV溶于甲苯中制成橙黄色半透明溶液；(2)在的磁力搅拌条件下，将3毫升二甲基亚砜滴入溶液中，橙黄色半透明溶液立即变为橙黄色透明溶液；(3)将醋酸铅粉末加入到橙黄色透明溶液中，超声条件下使其溶解；(4)将12毫克硫代乙酰胺溶于3毫升二甲基亚砜溶液中，在磁力搅拌下使其溶解；(5)在剧烈磁力搅拌条件下，将含有硫代乙酰胺的溶液逐滴缓慢滴加到含有醋酸铅的溶液中；(6)10～30分钟后，将无水乙醇加入到反应液中，以终止反应的进行，溶液中有大量暗红色絮状沉淀生成；(7)将絮状沉淀用离心机分离，并用无水乙醇清洗，室温干燥后即可得到MDMO-PPV包裹的PbS量子点材料。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M匿0-PPV为5-15毫克。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲苯为15-45毫升。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁力搅拌条件为200转/ 分，所述剧烈磁力搅拌条件为600转/分。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醋酸铅粉末为80-120毫克。6. —种M謹O-PPV包裹PbS的纳米棒材料的制备方法，其特征在于，包括(1) 将MDMO-PPV溶于甲苯中制成橙黄色半透明溶液；(2) 在的磁力搅拌条件下，将3毫升二甲基亚砜滴入溶液中，橙黄色 半透明溶液立即变为橙黄色透明溶液；(3) 将醋酸铅粉末加入到橙黄色透明溶液中，超声条件下使其溶解；(4) 将12毫克硫代乙酰胺溶于3毫升二甲基亚砜溶液中，在磁力搅拌 下使其溶解；(5) 在剧烈磁力搅拌条件下，将含有硫代乙酰胺的溶液逐滴缓慢滴加到含有醋酸铅的溶液中；(6) 10 30分钟后，将大量无水乙醇加入到反应液中，以终止反应的 进行，溶液中有大量暗红色絮状沉淀生成；(7) 将暗红色溶液移入含有特氟隆内胆的高压釜中，封装紧密，勿使 其漏气；将此高压釜放入烘箱中，在150-18(TC下反应20-30小时，反应结 束后冷却至室温；(8) 将60mL无水乙醇加入到反应后的溶液中，以生成大量暗红色絮状沉淀；将此沉淀用离心机分离，并用无水乙醇清洗后，室温干燥后即可得 到MDMO-PPV包裹纳米棒材料。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述MDM0-PPV为5-15毫克。8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述甲苯为15-45毫升。9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述磁力搅拌条件为200转/ 分，所述剧烈磁力搅拌条件为600转/分。10. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述醋酸铅粉末为80-120毫克。11. 一种MDMO-PPV包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智杰，曲胜春，刘俊朋，王占国，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]