[发明专利]一种有机太阳能电池界面修饰材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机太阳能电池界面修饰材料的制备方法，属于新能源材料技术领域。本发明首先将膨胀石墨和熔盐搅拌混合后，加热熔融，再经保温球磨后，水洗，干燥，得预处理膨胀石墨；随后将预处理膨胀石墨依次和混合酸液、高锰酸钾计双氧水混合搅拌反应后，离心分离，洗涤，干燥，得自制氧化石墨烯；再将自制氧化石墨烯、对苯二甲醛和钛酸酯超声分散后，加热搅拌反应，减压蒸馏脱除溶剂，得改性氧化石墨烯/纳米二氧化钛插层复合物；随后将其分散于水中，并依次加入十八烷基胺和聚苯乙烯磺酸钠，搅拌混合后，即得有机太阳能电池界面修饰材料。

技术领域

本发明公开了一种有机太阳能电池界面修饰材料的制备方法，属于新能源材料技术领域。

背景技术

随着能源危机的加剧和环境问题的日趋严重，太阳能已经引起了广泛关注。

Geim等通过机械剥离法制备出单层石墨烯，并发现其具有独特电学性质。石墨烯这种单层的二维原子晶体由sp²杂化的碳原子连接的单原子层构成，可视为构建其他碳纳米材料（零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元。石墨烯具有巨大的比表面积、极高的杨氏模量、优异的导电性与导热性和极高的室温载流子本征迁移率，同时具有良好透光性、柔韧性与化学稳定性，在新型复合材料、柔性透明电极、柔性光电子器件、储能、传感器等领域具有广阔的应用前景。氧化石墨烯是一种石墨烯的衍生物，通常是由氧化石墨剥离而形成，具有典型的准二维空间结构。由于其化学片层结构中含有较多含氧基团，氧化石墨烯具有较高的比表面能、良好的亲水性、机械性能和分散稳定性，其合成与应用也成为碳纳米材料研究中的热点领域之一。

有机太阳能电池可采用卷对卷技术在较低温度与柔性基底上实现大面积制备，具有质量轻、成本低、可溶液加工等潜在优点，近年来引起了广泛的关注。有机太阳能电池的研究中，通常使用的电极材料包括导电玻璃（如ITO，FTO，AZO）、透明金属薄膜、导电聚合物（如PANI）等。石墨烯由于其高导电性与高透光性，作为透明电极材料得到了广泛的关注与研究。Chen等发展了可溶液加工的功能化石墨烯作为透明电极在有机太阳能电池中的应用。目前传统有机太阳能电池界面修饰材料尤其是电子传输层材料单一采用氧化锌、PCBM等材料不可避免的存在吸湿性，且电性能不均一，在使用过程中由于热胀冷缩导致产品尺寸稳定性不佳，而影响界面结合处的性能，导致产品应用于太阳能电池中后，电池效率无法进一步提升，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统有机太阳能电池界面修饰材料尤其是电子传输层材料单一采用氧化锌、PCBM等材料不可避免的存在吸湿性，且电性能不均一，在使用过程中由于热胀冷缩导致产品尺寸稳定性不佳，而影响界面结合处的性能，导致产品应用于太阳能电池中后，电池效率无法进一步提升的弊端，提供了一种有机太阳能电池界面修饰材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按质量比为1：10～1：20将膨胀石墨和熔盐搅拌混合后，加热熔融，得熔融分散体，再将所得熔融分散体转入球磨罐中，保温球磨后，水洗，干燥，得预处理膨胀石墨；

（2）将预处理膨胀石墨和混合酸液按质量比为1：20～1：30混合倒入三口烧瓶，于室温条件下搅拌16～18h，再将三口烧瓶移入冰水浴中，并向三口烧瓶中加入混合酸液质量0.2～0.3倍的高锰酸钾，搅拌混合后，升温至75～85℃，保温搅拌反应2～4h后，再加入混合酸液质量0.2～0.3倍的双氧水，继续保温搅拌反应后，离心分离，洗涤，干燥，得自制氧化石墨烯；

（3）按重量份数计，依次取10～20份自制氧化石墨烯，8～10份对苯二甲醛，4～6份钛酸酯，100～120份溶剂，先将自制氧化石墨烯、对苯二甲醛和钛酸酯超声分散于溶剂中，得分散液，再将分散液加热搅拌反应后，减压蒸馏脱除溶剂，得改性氧化石墨烯/纳米二氧化钛插层复合物；