[发明专利]一种基于聚噻吩-富勒烯-聚乳酸三嵌段共聚物的纳米有序多孔有机薄膜的制备方法

说明书

技术领域

       本发明属于纳米材料和有机半导体薄膜材料技术领域，具体涉及一种基于聚噻吩-富勒烯-聚乳酸三嵌段共聚物的纳米有序多孔有机薄膜的制备方法。

背景技术

       随着现代工业的发展和化石能源的日趋耗尽，能源需求成为世界各国关注的焦点。开发各种新能源，研制质轻、价廉、物美的电源，成为科学家孜孜以求的目标。众所周知，太阳能是取之不尽的。但作为工业能源来说，太阳能有能量密度低的缺点，为了充分利用这一廉价、环保、可再生的新能源，生产廉价、高效、能大面积制备的太阳能光电池一直是人们所追求的目标。目前，硅基及其他无机金属化合物太阳能光电池是太阳能电池的主流。然而尽管近年来生产成本已经大幅下降，但成本问题仍然是其大幅取代传统能源的主要障碍，无机太阳能电池由于生产工艺过程复杂，进一步大幅降低成本很困难，成本高以及能量转换效率的极限等问题，使其大规模推广受到限制。利用光伏效应的太阳能电池作为能量转换器件正在进行以提高效率和降低成本为目标的研究，而共轭导电高分子材料的快速发展使得研究开发低成本太阳能电池成为可能，聚合物太阳能电池因为其成本低、重量轻、制备方便和具有分子可裁性，已经成为该领域的研究热点之一。

       在共轭聚合物光伏材料领域，目前聚噻吩类衍生物是最为重要的一类共轭聚合物给体材料。未经取代的聚噻吩是一种不具备可加工性能的材料，经过简单的烷基取代之后其加工性能得到明显改善，侧链烷基长度大于4个碳原子的烷基取代聚噻吩即具备良好的溶解性。3-己基取代聚噻吩（P3HT）是一种目前最广泛应用的高效率聚合物光伏材料，这种材料不仅具有良好的溶解性能，而且规整的P3HT还表现出良好的自组装性能和结晶性能，自组装之后的器件的性能以及效率可以得到明显改善和提高[Kim Y, Cook S, Tuladhar S M, et al. A strong regioregularity effect in self-organizing conjugated polymer films and high-efficiency polythiophene: fullerene solar cells. Nat Mater, 2006, 5(3): 197～203；Kline R J, McGehh M D, Toney M F. Highly oriented crystals at the buried interface in polythiophene thin-film transistors. Nat Mater, 2006, 5(3): 222～228]。基于退火后自组装的P3HT所制备的太阳能电池在模拟太阳光下的能量转换效率已经达到4%～5%[Li G, Shrotriya V, Huang J S, et al. High-efficiency solution processable polymer photovoltaic cells by self-organization of polymer blends. Nat Mater, 2005, 4(11):864～868]。近年来，Koppe等[Koppe M, Scharber M, Brabec C, et al. Polyterthiophenes as donors for polymer solar cells. Adv Funct Mater, 2007, 17(8): 1371～1376]和Sivula等[Sivula K, Luscombe C K, Thompson B C, et al. Enhancing the thermal stability of polythiophene: Fullerene solar cells by decreasing effective polymer regioregularity. J Am Chem Soc, 2006, 128: 13988～13989]对规整度的研究有了新认识，加入少量不规整噻吩到P3HT中不仅光伏效率降低不多，而且在持续退火温度后效率下降并没有规整P3HT下降那么明显，这是目前最具商业前景的光伏材料。这些新的思路打破了一味设计规整性分子的惯性，为材料合成提供了更大的便利。