一种聚合物薄膜及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106410033A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610796856.3(22)申请日2016.08.31(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人谭占鳌王雅萍史珍珍(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人陈波(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/46(2006.01)H01L51/48(2006.01)C08J5/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种聚合物薄膜及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了属于聚合物太阳电池技术领域的一种聚合物薄膜及其制备方法与应用。本发明利用氯苯酚选择性溶解受体富勒烯衍生物而不溶解给体聚合物的特点，用邻氯苯酚的醇溶液对共轭聚合物-富勒烯衍生物共混薄膜进行后处理，制备了可调节受体垂直浓度分布的聚合物薄膜。制备的共混薄膜用于反向聚合物电池中后，形成了给体富集在阳极一侧，受体富集在阴极一侧的结构，活性层内部形成了相对独立的电子、空穴传输通道，有效提高了激子的分离和载流子的传输，从而显著提高了电池的短路电流和转化效率，且反向结构的电池具有更好的稳定性。此外，该发明还具有制备工艺简单、易操作、成本低廉、重复性好等特点。CN106410033ACN106410033A权利要求书1/1页1.一种聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，具体过程为：1)室温下，将共轭聚合物与富勒烯衍生物溶于良溶剂中，配制混合溶液；2)过夜搅拌，利用旋涂仪制得共轭聚合物-富勒烯衍生物共混薄膜；3)配备混合溶剂，并搅拌；4)将混合溶剂高速旋涂在共轭聚合物-勒烯衍生物共混薄膜上。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤1)中共轭聚合物为PTB7-Th，富勒烯衍生物为PC71BM。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，PTB7-Th与PC71BM的质量配比为1:1.5。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤1)中良溶剂为氯苯。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤1)中混合溶液总浓度为25mg/ml。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤2)中薄膜的厚度为80-120nm。7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤3)中混合溶剂为氯苯酚与醇类的混合液。8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述醇类包括异丙醇、甲醇、异辛醇的一种或它们的任意组合；氯苯酚为邻氯苯酚。9.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，氯苯酚的体积分数为0.1-0.3％。10.权利要求1-9中任一项所述制备方法制备的聚合物薄膜。11.权利要求10所述聚合物薄膜，用于反向结构聚合物太阳电池中。2CN106410033A说明书1/3页一种聚合物薄膜及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于聚合物太阳电池技术领域，具体涉及一种聚合物薄膜及其制备方法与应用。背景技术[0002]近年来，基于共轭聚合物和富勒烯衍生物的聚合物太阳电池因具有结构简单、成本低、质量轻、可弯曲、可使用工业化的卷对卷工艺制备等优点而受到关注。通过优化设计，合成新型的聚合物给体材料和富勒烯衍生物受体材料，以及优化各传输层，本体异质结聚合物太阳电池的转换效率已提高到11％以上。但是传统结构的聚合物太阳电池因正极接触的PEDOT:PSS的腐蚀性，低功函的负极易氧化性，致使电池的稳定性不佳；且由于聚合物和富勒烯衍生物的表面势能不同以及其与基底相互作用的差异，给受体会自发形成下方富集给体材料、上方富集受体材料的垂直相分离的异质结，这种结构在传统结构的电池中不利于载流子的传输。因此，用稳定的电子和空穴传输层修饰的反向结构聚合物太阳电池备受关注。反向聚合物太阳电池中，目前使用的能够优化给受体垂直相分离的方法主要有热退火和添加剂处理。但热退火易导致薄膜中共混组分之间产生大尺度相分离，更高温度也不利于柔性塑料太阳电池的制备；添加剂易残留在共混薄膜内部，产生S型J-V曲线，降低电池性能。因此发展一种仅通过简单的溶剂处理就可得到理想的垂直相分离技术是很有必要的。发明内容[0003]本发明针对现有技术的不足，提出了一种聚合物薄膜及其制备方法与应用。[0004]氯苯酚为苯酚的一元氯代衍生物，分子式ClC6H4OH，存在邻、间、对三种同分异构体。邻氯苯酚是无色液体，熔点9.0℃，沸点174.9℃，溶于醇、醚、苯、碱水溶液，微溶于水。[0005]本发明利用氯苯酚选择性溶解受体富勒烯衍生物而不溶解给体聚合物的特点，用邻氯苯酚的醇溶液对共轭聚合物-富勒烯衍生物共混薄膜后处理，制备了可调节受体垂直浓度分布的聚合物薄膜。用于反向