[发明专利]一种基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料及制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池材料技术领域，为提高有机太阳能电池材料的光电转化效率，本发明公开了一种基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料及制备方法，该柔性太阳能电池材料经偶氮聚乙二醇修饰碳纳米管形成碳纳米管胶体后掺入导电的聚3,4‑乙烯二氧噻吩PEDOT得到导电胶体，然后涂覆在模板上制成，PEDOT经单体在碳纳米管胶体中原位聚合而成，在柔性太阳能电池材料内形成导电高分子长链和胶体网络互穿的导电结构，有利于载流子的迁移，有较高的光利用率和光电转化效率，且制备方法简洁、易操作，商业应用前景较广。

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料技术领域，具体涉及一种基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料及制备方法。

背景技术

由于化石能源危机、全球气候变暖以及环境污染问题日益严重，使得发展绿色、环保、清洁的可再生能源越来越受到重视，而太阳能因为具有上述优点而成为关注额焦点。其中有机太阳能电池因具有原材料丰富、成本低、工艺简单，同时所用材料为无毒、无污染的环境友好材料，所以在大面积工业化生产中具有显著的优势。但目前大多数有机太阳能电池材料由于载流子在活化层复合较为严重，吸光效率低，导致光电转化效率低，限制了有机太阳能电池的商业化应用。

中国专利201310056010.2，专利名称一种含铱光功能聚合物，该聚合物经以苝酰亚胺、二-[(4-溴-噻吩)-苯基吡啶]-β-庚二酮铱配合物单体和9，9-二辛基芴-2，7-二频哪醇硼酸酯进行共聚得到，具有较高的激子迁移效率和光电转化率，可用作太阳能材料。但是由于铱元素价格昂贵、来源窄，导致该聚合物的商业化应用的难度较高。

发明内容

针对现有机太阳能电池材料的光电转化效率低的问题，本发明的目的在于提供一种基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料，具有较高的光利用率，具有较广的商业应用前景。

本发明的另一目的在于提供上述基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料的制备方法。

本发明提供如下的技术方案：

一种基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料，柔性太阳能电池材料经有机高分子修饰碳纳米管形成碳纳米管胶体，然后掺入导电的聚3,4-乙烯二氧噻吩PEDOT得到导电胶体后涂膜制成。

作为本发明的优选，所述有机高分子为偶氮聚乙二醇。

作为本发明的优选，所述PEDOT由3,4-乙烯二氧噻吩EDOT在碳纳米管胶体中经氧化聚合法原位聚合而成。

本发明的柔性太阳能电池材料由有机高分子修饰碳纳米管形成碳纳米管胶体后掺入导电的聚3,4-乙烯二氧噻吩PEDOT得到导电胶体，然后涂膜制成。首先偶氮聚乙二醇与碳纳米管表面的碳原子连接形成具有网络结构的碳纳米管胶体，然后在碳纳米管胶体中引入导电的聚合高分子长链PEDOT增强碳纳米管胶体的导电性能，由于PEDOT经EDOT在碳纳米管胶体中经原位聚合的方法制成，使PEDOT的高分子长链结构能够贯穿碳纳米管胶体的网络结构，形成载流子的流动通道，从而促进载流子迁移到电池材料的表面，提升载流子的分离，提高光电转化率。

上述基于碳纳米管的柔性太阳能电池材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管、偶氮聚乙二醇和甲苯溶剂混合均匀，然后冻融循环脱气，再置于密封管中真空密封，然后112～130℃加热密封管18～30h，旋转蒸发脱除甲苯得到碳纳米管胶体；

(2)室温下调节水的pH值至1～4，然后加入三氯化铁溶解得到氯化铁饱和溶液，加入1～1.5倍水体积的甲苯萃取90～120min，分离得到氧化剂萃取液；

(3)向碳纳米管胶体中加入氧化剂萃取液、EDOT液体，室温搅拌24～36h，然后真空旋转蒸发甲苯，得到导电胶体碳纳米管-聚乙二醇/PEDOT；

(4)将导电胶体经旋转涂膜机按1000～2000r/min速度涂覆在铝模板上，然后60～65℃干燥3～4天得到柔性太阳能电池材料。