[发明专利]一种柔性太阳能电池材料的制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池材料技术领域，为提供富勒烯的光电转化效率，公开了一种柔性太阳能电池材料的制备方法。首先将偶氮聚乙二醇脱氮连接到富勒烯上，形成具有以富勒烯为连接点的网络结构的富勒烯胶体，然后氧化法聚合制备导电高聚物P3HT，将制备的P3HT加入到富勒烯胶体中混合，然后涂膜制成活性薄膜即为所的柔性太阳能电池材料。本发明的制备方法得到的柔性太阳能电池材料，利用富勒烯胶体的网络结构和P3HT的导电高分子长链结构促进在载流子的迁移和分离，强化有效电荷转化，具有较高的光利用率和光电转化效率，提升了富勒烯作为太阳能电池材料的应用前景，而且制备方法简洁、易操作。

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料领域，具体涉及一种柔性太阳能电池材料的制备方法。

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。其中富勒烯具有能够接受或给出电子以及卓越的光学活性使其在光电转化方面的应用具有更广阔的前景，但是由富勒烯制备的活化层载流子迁移率较低，载流子在活化层复合较为严重，限制了其商业化应用。

中国专利CN201110354689.4，专利名称一种叠层有机薄膜太阳能电池，公开了以N,N’-双取代-1,3,8,10-四甲基喹吖啶酮材料为太阳能电池的底层光吸收活性层，以铜酞菁(CuPc)为太阳能电池的顶层光吸收活性层，以富勒烯(C60)为太阳能电池的电子受体，并以TiOx/PEDOT:PSS为太阳能电池的接触中间层的太阳能电池。但是富勒烯的载流子迁移率低，无疑对太阳能电池的光电转化效率带来消极影响。

发明内容

针对富勒烯电池材料活化层载流子迁移率低导致光电转化效率低的问题，本发明的目的在于提供一种柔性太阳能电池材料的制备方法，促进富勒烯电池材料活化层载流子的迁移，提高富勒烯材料的光电转化效率，促进富勒烯作为太阳能电池材料的开发研究，具有较广的商业应用前景。

本发明提供如下的技术方案：

一种柔性太阳能电池材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将富勒烯、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、加热，然后旋转蒸发脱除甲苯得到富勒烯胶体；

(2)将三氯化铁溶解在甲苯溶剂中，加入3-己基噻吩单体，氮气保护下常温搅拌24小时，然后加入甲醇索氏提取2～4小时，加入丙酮索氏提取5～7小时得到聚3-己基噻吩P3HT；

(3)向富勒烯胶体中加入P3HT，常温搅拌，旋转蒸发得到富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体；

(4)将富勒烯-聚乙二醇/P3HT胶体经旋转涂膜机按1000～2500r/min速度涂覆在模板上，然后60～70℃干燥60～90h得到柔性太阳能电池材料。

作为本发明方法的优选，步骤(1)中富勒烯、偶氮聚乙二醇的摩尔比为1:4～7。

作为本发明方法的优选，密封管加热温度65～75℃，加热时间10～15h。

作为本发明方法的优选，步骤(1)中冻融循环过程2～5次，每次冻融循环过程如下：将混合物在液氮下凝结成固体，然后抽取真空至真空度0.06～0.08MPa，并保持冷冻状态8～15min，再置于常温水中解冻至无固体物质。

作为本发明方法的优选，步骤(2)中三氯化铁与3-己基噻吩的摩尔比为28～35:1，甲醇、丙酮和甲苯的体积比为12～17:12～17:1。

作为本发明方法的优选，步骤(3)中富勒烯胶体与P3HT的质量比为75:2～5，搅拌时间20～30h。