[发明专利]半解开单壁碳纳米管杂化聚合物太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供了一种半解开单壁碳纳米管杂化聚合物太阳能电池的制备方法，其制备方法包括以下步骤：1)半解开单壁碳纳米管(unzipped SWNTs，uSWNTs)的制备；2)半解开单壁碳纳米管(uSWNTs)与聚(3,4‑乙基二氧噻吩)掺杂的聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)采用简单的溶液处理方法，制备uSWNTs/PEDOT:PSS复合材料应用于聚合物太阳能电池。本发明所述的方法，将改性后的uSWNTs通过简单的方法掺杂在PEDOT:PSS之中作为空穴传输层应用于聚合物太阳能电池之中，不仅制备方法简便，原料可大量工业化生产，并提高了电导率，改善了电荷转移特性，使器件的性能得到了很大的改善，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于聚合物太阳能电池领域，具体涉及半解开单壁碳纳米管杂化聚合物太阳能电池的制备方法。

背景技术

能源问题和环境问题一直是人类关注的重点。在不可再生的化石燃料逐渐减少的今天，寻找更清洁环保的能源已是迫在眉睫。聚合物太阳能电池作为一种廉价的可再生能源，如高产量和潜在的大规模生产，受到了越来越多的关注。聚(3,4-乙基二氧噻吩)掺杂的聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)是目前应用最广泛的空穴传输层(HTL)，但对于ITO电极，由于其具有烧蚀和吸湿的缺点，不利于提高PSCs的效率和性能，不是理想的选择。因此，对PEDOT:PSS进行性能提高是至关重要的一点。

发明内容

本发明提供了一种半解开单壁碳纳米管杂化聚合物太阳能电池的制备方法。将半解开单壁碳纳米管(uSWNTs)与PEDOT:PSS混合制备具有高性能的uSWNTs/PEDOT:PSS复合薄膜，并将其作为空穴传输层用于聚合物太阳能电池，可改善聚合物太阳能电池的效率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种半解开单壁碳纳米管杂化聚合物太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)半解开碳纳米管的制备：以强酸为溶剂，加入SWNTs和强碱氧化剂，搅拌超声2-20小时，在室温环境下70℃，搅拌保温0.5-10小时，然后冷激冰浴，经过离心洗涤干燥后得半解开单壁碳纳米管(uSWNTs)；

(2)杂化uSWNTs/PEDOT:PSS薄膜的制备：向聚(3,4-乙烯二氧噻吩)掺杂的聚(苯乙烯磺酸)溶液(PEDOT:PSS)中滴加uSWNTs溶液，经磁力搅拌器搅拌1-5小时使其均匀分散后，然后在ITO基板上将uSWNTs/PEDOT:PSS复合溶液进行旋涂以及退火，可获得uSWNTs/PEDOT:PSS杂化薄膜，将其作为空穴传输层用于聚合物太阳能电池。

所述的方法，所述的强酸为硫酸、盐酸、硝酸等中的一种；强酸浓度为50％-98％。

所述的方法，所述的强碱氧化剂为高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等中的一种；SWNTs与强碱氧化剂质量比为1:2-1:8；强碱氧化剂需分成同等质量的3-5份，间隔10min-20min分钟加入溶液之中。

所述的方法，所述的冷激为向SWNTs溶液中加入含有0.1％-0.5％过氧化氢(H₂O₂)冰块，滴加0.5ml-5mL 30％的H₂O₂溶液。

所述的方法，所述的搅拌速率为500rpm-2000rpm。离心洗涤所用离心速率为10000r/min-12000r/min。

所述的方法，所述的洗涤步骤为去离子水洗涤3-5次，最终离心上清液pH值为4-6。

所述的方法，所述的向PEDOT:PSS溶液中滴加的uSWNTs溶液的浓度为0.5mg/100mL-5mg/100mL。

所述的方法，所述的uSWNTs溶液与PEDOT:PSS溶液的体积比为1:9-9:1。