[发明专利]纳米结构的全聚合物太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.纳米结构的全聚合物太阳电池，包括层状相互叠合的阳极（1）与阴极（5），以及在阳极（1）与阴极（5）之间的一光敏层（3），在该阳极和光敏层之间设置中间层（2），在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层（4），其特征在于：所述光敏层（3）为纳米结构的全聚合物薄膜。

2.根据权利要求1所述的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层由给体聚合物材料和受体聚合物材料组成，给体聚合物与受体聚合物的质量比为1:10-10:1。

3.根据权利要求1或2所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述全聚合物光敏层薄膜的给体聚合物材料和受体聚合物材料中至少有一种形成了纳米结构，纳米结构的含量为10%-100%。

4.根据权利要求3所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层中的给体聚合物和/或受体聚合物形成的纳米结构包括纳米颗粒（粒径1-100纳米）、纳米线（径向截面的直径1-100纳米）、纳米棒（径向截面的直径1-100纳米）或纳米柱（径向截面的直径1-100纳米）中的一种或二种以上，光敏层薄膜具有网络互穿的纳米结构。

5.根据权利要求3或4所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层中的给体聚合物和受体聚合物形成的两相分离的尺度在纳米量级（1-100纳米），提供了大的两相界面面积和电荷连续传输的路径。

6.根据权利要求1或2所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层的厚度为30纳米-1000纳米。

7.根据权利要求1所述的纳米结构的全聚合物太阳电池，其特征在于：所述光敏层中的给体聚合物包括聚3-己基噻吩（P3HT）、聚3-丁基噻吩（P3BT）、聚3-戊基噻吩（P3PT）、聚3-辛基噻吩（P3OT）等聚3-烷基噻吩（P3AT）以及聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）、聚环丙烷对苯二酸酯（PTT）、聚9,9′-n-二辛基芴（PFO）、聚3,3′-十二烷基四噻吩（PQT12）、聚1,6-二（N-咔唑基）-2,4-己二炔（PDCHD）、聚苯乙炔撑（PPE）、2-甲氧基-5-（2′-乙烯基-己氧基）聚对苯乙烯撑（MEH-PPV）、聚对苯乙炔（PPV）、聚芴（PFB、APFO12）、含苯并二噻吩的聚合物（PBDTTT-C、PBDTTT-C-F、PBDTTT-C-T、PBDTTT-S、PBDTTT-S-T、PBDTTT-E-T、PBDTT-DPP、PBDTTPD、PBTTPD）及聚合物PTQ1、PBnDT-DTffBT、PBnDT-FTAZ、PCPDTTPD、POD2T-DTBT、PCDTBT、PTB7中的一种或二种以上；

所述光敏层中的受体聚合物包括聚芴（F8TBT、PF12TBT、F8BT、PFDTBT）、基于萘四羧酸酰亚胺的聚合物（PF-NDI、P(NDI2OD-T2)、P(NDI-TCPDTT))、基于苝酰亚胺的聚合物（PV-PDI、PT-PDI、PDTP-PDI、PF-PDI、PDBS-PDI、PC-PDI）、苯并噻二唑类聚合物（PFO-DBT）、聚异氰基多肽二萘嵌苯二酰亚胺（PTCDI）及聚合物（BBL）等n-型聚合物中的一种或二种以上。

8.一种权利要求1所述全聚合物太阳电池的制备方法，包括层状相互叠合的阳极（1）与阴极（5），以及在阳极（1）与阴极（5）之间的一光敏层（3），在该阳极和光敏层之间设置中间层（2），在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层（4），其特征在于：所述全聚合物光敏层纳米结构薄膜是聚合物在溶液中预先聚集成纳米结构，然后再制备成膜得到的或再于中间层（2）或阴极中间层（4）上制备成膜得到的。

9.根据权利要求8所述全聚合物太阳电池的制备方法，其特征在于：聚合物在溶液中预先聚集成纳米结构形成光敏层溶液，其形成过程为：

光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线结构再加入固态受体材料共混得到；

或，光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线再与受体混合溶剂溶液共混得到；

或，光敏层的给体材料在混合溶剂中预先形成纳米线再与已形成纳米结构的受体材料共混得到。

光敏层溶液中给体材料和受体材料的总浓度为4-100毫克/毫升。