專利名稱：一種共軛聚合物及其在雜化太陽能電池中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共軛聚合物及其在雜化太陽能電池中的應(yīng)用，屬于有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)的加重，人們正極力尋找廉價清潔的新能源來代替目前廣泛使用的石油、煤、天然氣等不可再生能源。作為一種取之不盡的清潔能源，如何將太陽能來造福人類成為眾多學(xué)者研究的課題，其中太陽能電池是一種將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的有效手段。通過溶液旋涂方法制備自的有機(jī)聚合物太陽能電池就得到了人們的極大關(guān)注(G.Yu, J.Gao, J.C.Hummelen, F.Wudl, A.J.Heeger, Science 1995, 270, 1789)，但是目前廣泛研究的聚合物太陽能電池使用的材料(聚合物，富勒烯衍生物)價格都比較昂貴，使得商品化的聚合物太陽能電池產(chǎn)品成本比較高。量子點作為一種零維的納米材料，由于具有合成方法簡單，光學(xué)性能可調(diào)，多激子效應(yīng)等獨特優(yōu)勢(0.E.Semonin, J.M.Luther, S.Choij H.-Y.Chen, J.Gao，A.J.Nozik，M.C.Beard，Science2011，334，1530.)，近年來受到了科研人員的廣泛關(guān)注。而基于有機(jī)聚合物和無機(jī)量子點雜化太陽能電池由于具有以下優(yōu)勢，成為過去幾年里研究的一個熱點:1、可以通過溶液旋涂方法進(jìn)行制備，成本較低；2、聚合物和量子點的結(jié)合能對太陽光的吸收更充分；3、無機(jī)量子點材料有很高的材料遷移率，更有利于雜化器件的載流子傳輸(W.U.Huynh, J.J.Dittmer, A.P.Alivisatos, Science 2002, 295, 2425)。鉛族的量子點材料(硫化鉛PbS,硒化鉛PbSe,硒硫化鉛PbSxSel-x)由于具有可控的合成方法,合適的材料波爾半徑，是一種合適雜化太陽能電池材料。目前基于聚合物和鉛族量子點雜化太陽能電池效率為4%左右(Y.Zhang, Z.Li, J.0uyang, S.-ff.Tsang, J.Lu, K.Yu, J.Ding, Y.Tao,Org.Electronics 2012, 13，2773)，與純有機(jī)的太陽能電池相比還存在一定的差距，這也說明此類太陽能電池還有很大的 上升空間。研究發(fā)現(xiàn)，制約聚合物量子點雜化太陽能電池的主要因素有有機(jī)材料和無機(jī)材料的匹配，無機(jī)材料的表面修飾，聚合物材料的遷移率較低等(K.M.Noone, E.Strein, N.C.Anderson, P.-T.ffu, S.A.Jenekhe, D.S.Ginger, Nano Lett.2010, 10, 2635)，從近幾年來科研人員關(guān)注的熱點可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步提高雜化太陽能電池的性能必須將材料設(shè)計、器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)合起來。由于無機(jī)材料種類的局限性，而且目前研究用于雜化太陽能電池的聚合物材料大多都是直接來自純有機(jī)太陽能電池，所以針對雜化太陽能電池的特點，設(shè)計合成新型的聚合物給體材料，降低材料帶隙增強(qiáng)對太陽光的吸收，提高材料本身的遷移率，與無機(jī)量子點材料更好的匹配，從而能提高雜化太陽能電池的最終性能。由于鉛族的量子點材料本身具有較高的價帶(-5.0-5.2 eV)，這就要求相應(yīng)的聚合物材料有比較高的HOMO能級與量子點進(jìn)行更好的能級匹配，從而更有利電子-空穴對的拆分與傳輸。在有機(jī)聚合物太陽能電池材料中，有一類含二噻吩并吡咯的聚合物具有比較高的HOMO能級，能和鉛族量子點進(jìn)行很好的能級匹配。相關(guān)的報道也證明此類聚合物能應(yīng)用在雜化太陽能電池中(J.Seo, M.J.Cho, D.Lee, Cartwright, A.N.; P.N.Prasad, Adv.Mater.2011，23，3984.)，但其能量轉(zhuǎn)換效率最高僅為3.78%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有雜化太陽能電池存在的不足，提供一種用于雜化太陽能電池的共軛聚合物，能有效提高聚合物和量子點雜化太陽能電池的填充因子和能量轉(zhuǎn)換效率。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種共軛聚合物，它的結(jié)構(gòu)式為:
權(quán)利要求
1.一種共軛聚合物，其特征在于它的結(jié)構(gòu)式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共軛聚合物，其特征在于:所述的單環(huán)雜亞芳基或雙環(huán)雜亞芳基為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共軛聚合物，其特征在于:所述的雙環(huán)或多環(huán)雜亞芳基中環(huán)與環(huán)之間以稠合連接的為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共軛聚合物，其特征在于:所述的雙環(huán)或多環(huán)雜亞芳基中環(huán)與環(huán)之間通過單鍵連接的為
5.一種如權(quán)利要求1所述的共軛聚合物在雜化太陽能電池器件中的應(yīng)用，所述的雜化太陽能電池器件包括玻璃、附著在玻璃上的導(dǎo)電玻璃襯底層，與導(dǎo)電玻璃襯底層貼合的空穴傳輸層，與空穴傳輸層貼合的光敏層，與光敏層貼合的純量子點層，與純量子點貼合的電子傳輸層，與電子傳輸層貼合的電極，其特征在于:所述的光敏層包括共軛聚合物和無機(jī)量子點，所述的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種共軛聚合物在雜化太陽能電池器件中的應(yīng)用，其特征在于:所述的光敏層中，共軛聚合物與無機(jī)量子點的質(zhì)量比為1:1 1:19。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共軛聚合物及其在雜化太陽能電池中的應(yīng)用。太陽能電池包括玻璃、附著在玻璃上的導(dǎo)電玻璃襯底層，與導(dǎo)電玻璃襯底層貼合的空穴傳輸層，與空穴傳輸層貼合的光敏層，與光敏層貼合的純量子點層，與純量子點貼合的電子傳輸層，與電子傳輸層貼合的電極；它以二噻吩并吡咯的聚合物與無機(jī)量子點按質(zhì)量比1:1～119制備成光敏層。該太陽能電池的最大填充因子能達(dá)到65.8%，最大能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)5.50%。
文檔編號C08G61/12GK103172838SQ20131011131
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者袁建宇, 馬萬里, 孫亞香, 劉澤柯 申請人:蘇州大學(xué)