專利名稱：一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，并涉及該類材料在有機聚合物太陽能電池領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚合物太陽能電池(Polymer Solar Cells, PSCs)克服了娃及無機半導(dǎo)體太陽能電池高成本、難柔性加工、毒性大等缺點，同時還具有便攜、環(huán)境友好、工藝簡單及大面積生產(chǎn)加工等獨特優(yōu)勢，同時可以通過旋涂(spin coating)、卷對卷(roll-to-roll)生產(chǎn)、絲網(wǎng)印刷法(silk-screen process)、噴墨打印法(ink-jet printing)等工藝極大地降低了生產(chǎn)成本。因此聚合物太陽能電池技術(shù)有望很大程度地解決日益嚴重的能源危機及環(huán)境危機，成為近年來的研究熱點。要實現(xiàn)聚合物太陽能電池商業(yè)化，其能量轉(zhuǎn)化效率值應(yīng)達到10%以上。盡管目前已有文獻報道最佳效率值達10.6%，但在穩(wěn)定性等方面離商業(yè)應(yīng)用還有一定距離。由于水和氧對光敏層組分的氧化作用、共軛聚合物和金屬電極之間所起的光致還原反應(yīng)、光輻照所引起的聚合物降解等因素，致使聚合物太陽能電池的使用壽命目前還比較短，而無機硅光伏電池可達25年的壽命。通過PSC封裝技術(shù)可以保持長期穩(wěn)定性但是大多數(shù)封裝器件表現(xiàn)出低的柔韌性同時提高了制作成本。因此開發(fā)出同時具有對水、氧氣和光-熱穩(wěn)定以及高轉(zhuǎn)化效率的聚合物太陽能電池成為今后研究的必然選擇。Frechet等把聚(3-己基噻吩)烷基末端溴部分功能化，以此為聚合物太陽能電池給體，以[6.6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(PCBM)為受體制成器件再經(jīng)紫外固化交聯(lián)，研究表明當溴含量為10%時，器件具有很高的熱穩(wěn)定性，同時光電轉(zhuǎn)化效率也明顯提高?？梢灶A(yù)見，交聯(lián)方法工藝簡單，應(yīng)用于聚合物太陽能電池中，在保證效率的同時可以極大地提高器件的穩(wěn)定性和壽命。納米纖維應(yīng)用在有機光電器件中具有如下優(yōu)勢:(1)便于控制形貌；(2)當納米纖維(NFs)直徑10-20 nm時，微米長度時正好與激子擴散的距離匹配；(3)超多的給體/受體接觸提高了激子分離效率；(4)高結(jié)晶度的NFs可以提高載流子的傳輸效率及太陽光的吸收；(5)使在柔性基底上大面積印刷更加簡易可行；(6)避免了團聚、相分離造成器件穩(wěn)定性下降。因此設(shè)計一類可交聯(lián)的共軛聚合物納米纖維應(yīng)用在有機聚合物光伏電池有望同時提高器件的穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換效率，將有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有有機聚合物光伏電池技術(shù)中光敏活性層材料的穩(wěn)定性較差，光電轉(zhuǎn)換效率較低的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提出一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，本發(fā)明的目的之二在于提出目的一所述的一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維在有機聚合物光伏電池的潛在應(yīng)用。本發(fā)明制備的共軛聚合物納米纖維的吸收范圍較寬，在紫外光照射下光交聯(lián)固化成膜后器件的穩(wěn)定性好同時共軛聚合物的納米形貌可有效地提高電荷傳輸性能從而提高器件的光電轉(zhuǎn)移效率。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案為:1、本發(fā)明所述的帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維具有如下結(jié)構(gòu)通式:
權(quán)利要求
1.一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維，其特征在于具有如下結(jié)構(gòu)通式:.=1 J I S _ ηm 式中: A為可交聯(lián)基團，具體是苯乙稀基、甲基丙稀基、丙稀基、胺基或置氣基； m為f 100中的任意整數(shù)值，η為f 100中的任意整數(shù)值； R1選自氫、C廣C12的烷基或取代烷基； R2選自烷基、苯基或取代苯基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維，其特征在于所述的帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維可以作為聚合物太陽能電池中光敏活性層材料之一的電子給體材料。
3.一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在制備方法如下: (1)將帶有可交聯(lián) 基團的共軛聚合物溶解在共軛聚合物的良溶劑中，得到濃度為Ho毫克/毫升的共軛聚合物溶液，將共軛聚合物溶液置于燒杯中； (2)配制共軛聚合物不良溶劑置于一個密閉的容器中； (3)將裝著共軛聚合物溶液的燒杯放入容器中密閉，采用溶劑蒸汽擴散法，容器中不良溶劑十分緩慢地以蒸汽擴散方式擴散到燒杯中的共軛聚合物溶液中； (4)將共軛聚合物溶液高速離心，棄上層清液，再添加少量不良溶劑再次高速離心，如此離心-過濾循環(huán)四次，將析出的沉淀物自然晾干則得到帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在于所述的高速離心是以4000 5000轉(zhuǎn)/分鐘進行的，高速離心時間0.5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在于所述的共軛聚合物良溶劑是指三氯甲烷、氯苯、二氯甲烷、1，4-二氧六環(huán)、苯甲醚、環(huán)己酮或甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在于所述的共軛聚合物不良溶劑是指甲醇、正己烷、石油醚、丙酮、乙醇或異丙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在于所述的可交聯(lián)的共軛聚合物是指聚噻吩類衍生物。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可交聯(lián)的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在于所述的聚噻吩類衍生物是指共軛聚合物聚(3-己基噻吩-3-疊氮基苯甲酰氧基乙基噻吩)、聚(3-己基噻吩-3-乙烯基苯甲氧基乙基噻吩)、聚(3-己基噻吩-3-甲基丙烯酰氧基乙基噻吩)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可交聯(lián)的共軛聚合物納米纖維的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)基團是指苯 乙烯基、甲基丙烯基、丙烯基、胺基或疊氮基。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維的制備方法。其技術(shù)方案(1)帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物溶解在良溶劑中，得到濃度為1~20毫克/毫升的共軛聚合物溶液。(2)配制2倍于良溶劑體積的不良溶劑置于一個密閉的容器中。(3)采用溶劑蒸汽擴散法使容器中不良溶劑緩慢擴散到燒杯中的共軛聚合物溶液中。(4)將共軛聚合物溶液高速離心，棄上層清液，再添加少量不良溶劑再次高速離心，如此離心-過濾循環(huán)四次，將析出的沉淀物自然晾干則得到可交聯(lián)的共軛聚合物納米纖維。本發(fā)明制備的帶有可交聯(lián)基團的共軛聚合物納米纖維可以作為聚合物太陽能電池中光敏活性層材料之一的電子給體材料，產(chǎn)生光電流，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。
文檔編號H01L51/46GK103147155SQ201310119170
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者凌啟淡, 王文, 王維, 周銘露, 林美娟 申請人:福建師范大學