[发明专利]一种烷基二胺有机物掺杂PEDOT:PSS有机光电材料及制备与应用

说明书

本发明属于有机光电材料技术领域，公开了一种烷基二胺有机物掺杂PEDOT:PSS有机光电材料及制备与应用。所述制备方法为：将烷基二胺有机物直接加入PEDOT:PSS溶液中，搅拌混合均匀得到混合溶液。本发明所用方法可行性高，所得改性物其功函数、电导率等性能较原始PEDOT:PSS均得到改善，将其应用于有机太阳电池中的器件效率超过商用的PEDOT:PSS。

技术领域

本发明涉及有机光电材料技术领域，尤其涉及一种烷基二胺有机物掺杂PEDOT:PSS有机光电材料及制备与应用。

背景技术

太阳电池被认为是解决如化石能源危机、环境污染等一系列问题的最有希望的方法之一。有机太阳电池由于其在柔性、半透明和大规模印刷等方面的潜力而备受关注。空穴传输材料能有效地修饰电极，降低阳极能垒高度，进一步提高太阳电池的光电转换效率和器件的稳定性。PEDOT：PSS(PEDOT指聚3，4-乙撑二氧噻吩，PSS指聚苯乙烯磺酸)作为目前有机太阳电池中应用最广泛、最成熟的空穴传输材料，有许多的优点，例如：在可见光区域的高的透过率、良好的成膜性、优异的热学及电学的稳定性。将PEDOT：PSS用在空穴传输层，能够很好地修饰ITO、降低能垒，从而提高电池器件能量转换效率。然而，几个关键的因素也限制了PEDOT：PSS的发展。

PSS不导电、大分子量、长直链结构、酸性高等性质为PEDOT:PSS水溶液的应用带来了负面的影响。PEDOT：PSS的相对低的功函数已不足以匹配新兴活性层材料的能级，而且由于大量过量的不导电的PSS大分子的引入，其电导率受到严重的影响。这些缺点都限制了其在太阳电池器件中性能的提升及实际应用。针对上述缺点，众多课题组开展了对PEDOT:PSS的改性研究并且获得了良好的效果，其中研究较多的为向PEDOT:PSS溶液中添加溶剂添加剂(如二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺、甲醇)或者用有机溶剂、盐溶液等后处理PEDOT:PSS薄膜。Kim等人(Synthetic Metals,2002,126:311-316)在2002年首次发现，当加入了N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或四氢呋喃等有机溶剂后，PEDOT:PSS的电导率能够显著增强。然而，使用溶剂掺杂时存在溶剂去除困难的问题，对PEDOT:PSS薄膜进行后处理的过程也使得制备工艺变得繁琐且不利于大面积加工。Huang等人(Science China-Chemistry,2020,63)使用具有不同反离子的氧铵盐(TEMPO⁺X^-)作为简单的新型掺杂剂实现PEDOT:PSS的二次掺杂，实验表明在TEMPO⁺X^-和PEDOT:PSS之间存在有效的电荷转移过程，从而起到增强载流子密度、提高PEDOT:PSS电导率的效果。因此，寻找简便有效的方法对PEDOT:PSS进行改性显得尤为重要。使用一系列烷基二胺的小分子掺杂，可同时对PEDOT:PSS的电导率、功函数等进行调控，进而起到有效提升电导率、有机太阳电池效率的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有PEDOT:PSS电导率与功函数相对较低的问题，提供一种烷基二胺有机物掺杂PEDOT:PSS有机光电材料及制备与应用。

本发明通过下述技术方案实现：

一种烷基二胺有机物掺杂PEDOT:PSS的有机光电材料，其通过将含烷基二胺有机物掺杂于PEDOT:PSS水溶液中得到。

一系列烷基二胺掺杂剂分子式：

一种烷基二胺有机物掺杂PEDOT:PSS的有机光电材料的制备方法，其制备步骤如下：

将含烷基二胺有机物与PEDOT:PSS水溶液混合，室温下搅拌30min～12h至混合均匀；其中，含烷基二胺有机物的加入质量与PEDOT:PSS水溶液的体积比(mg:mL)为0.1～10：1。

含烷基二胺有机物包括：二乙胺盐酸盐、丁二胺盐酸盐、已二胺盐酸盐或者二氨基辛烷。