[发明专利]一种用于聚合物太阳能电池电子传输层的杂化物及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物太阳能电池电子传输层杂化材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

(1)在装有磁子和温度计的四口圆底烧瓶中，加入二溴芴单体、A1二硼酸酯物、A2二溴代物、催化剂、配体、弱碱以及溶剂，在氮气氛围下，加热至85～95℃，反应12～24h后，加入苯硼酸反应2～3h，最后加入溴代苯，反应2～3h；反应结束之后，将反应物沉淀，过滤，然后将所得产物经层析柱提纯，再次沉淀，过滤，烘干即得醇溶性共轭聚合物；其中，二溴芴单体为2,7-二溴-9,9-二(丙酸二甲氨基乙酯)芴、2,7-二溴-9,9-二(丙酸二乙氨基乙酯)芴、2,7-二溴-9,9-二(甲基丙酸二甲氨基乙酯)芴、2,7-二溴-9,9-二(甲基丙酸二乙氨基乙酯)芴中的一种或几种；A1二硼酸酯物的结构式为：

式中R₂为氢原子，或C₁～C₁₂的饱和烷烃或者不饱和烃基；A2二溴代物的结构式为：

式中R₂为氢原子，或C₁～C₁₂的饱和烷烃或者不饱和烃基；

(2)在室温下取溶剂S、钛酸酯和酸于烧杯中混合，搅拌10～20min后得到溶液A；另取溶剂S和去离子水于烧杯中混合，得到溶液B；在搅拌下将溶液B缓慢滴加到溶液A中，滴加完毕后继续搅拌20～30min，得到半透明状的TiO₂溶胶；最后将TiO₂溶胶倒入内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，放入140～160℃的烘箱中反应5～8h，反应结束后冷却至室温，即得到半透明的TiO₂纳米分散液，平均粒径≤150nm；

(3)将步骤(2)制备的TiO₂纳米分散液，用滤头过滤后置于玻璃瓶中；随后称取步骤(1)制备的醇溶性共轭聚合物溶于有机溶剂中，待聚合物溶解完全后用滤头过滤，并将滤液与TiO₂纳米分散液进行共混，共混液经超声处理10～30min后得到稳定的、半透明状的醇溶性共轭聚合物/TiO₂分散液；将所制得的醇溶性共轭聚合物/TiO₂分散液旋涂于相应的基材上，干燥后得到可用于聚合物太阳能电池电子传输层共轭聚合物/TiO₂杂化材料薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物太阳能电池电子传输层杂化材料的制备方法，其特征是：所述的步骤(1)中二溴芴单体与A2二溴代物的总摩尔数与A1二硼酸酯物的摩尔数比例为0.5:1～1:1.5；二溴芴单体与A2二溴代物的摩尔比例为1:100～100:1。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物太阳能电池电子传输层杂化材料的制备方法，其特征是：所述的步骤(1)中催化剂为钯催化剂，选自Pd(OAc)₂、PdCl₂(dppf)或者Pd(PPh₃)₄中的一种或几种；催化剂摩尔数与二溴芴单体、A1二硼酸酯物、A2二溴代物这三种物质的总摩尔数的比例为0.001:1～0.6:1；所述的步骤(1)中配体选自三环己基膦氟硼酸盐、三吡咯烷基膦、三苯基膦、三叔丁基膦、三环己基膦或三乙烯二胺的一种或几种；配体与催化剂的摩尔比例为1∶1～12∶1。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物太阳能电池电子传输层杂化材料的制备方法，其特征是：所述的步骤(1)中弱碱选自质量分数为5％～50％的四甲基氢氧化铵水溶液、四乙基氢氧化铵水溶液、四丙基氢氧化铵水溶液、四丁基氢氧化铵水溶液、四己基氢氧化铵水溶液、四辛基氢氧化铵水溶液、碳酸钾水溶液、碳酸钠水溶液或醋酸钾水溶液中的一种或几种；弱碱的摩尔数与二溴芴单体、A1二硼酸酯物、A2二溴代物这三种物质的总摩尔数的比例为1∶1～12∶1；所述的步骤(1)中溶剂选自甲苯、二甲苯、二甲基亚砜(DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种。