醇超聲，各10分鐘，然后放入真空烘箱，60攝氏度，烘干； 陽157] (2)將上述襯底置于涂膜機(jī)的托架上，通過0. 45微米的過濾膜將陽DOT:PSS的水 溶液均勻的涂在襯底上，旋涂成膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘1000轉(zhuǎn)，得到薄膜厚度為110納米；
[0158] 做將步驟似所制備好的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將100微升的化0溶液均 勻的涂在該加工件上，旋涂成膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘8000轉(zhuǎn)，干燥后得到的高導(dǎo)電聚合物復(fù)合 電極薄膜厚度不變，仍為110納米。 陽159] 最終，得到厚度為110納米的PEDOT:PSS:ZnO復(fù)合薄膜，測試其電導(dǎo)率、方塊電阻 W及透光率，結(jié)果列于表1中。
[0160] 對比例2 陽1W] 采用在溶液中加入DMSO的方法制備陽DOT:PSS復(fù)合薄膜：
[0162] (1)向1000微升的PEDOT = PSS的水溶液中加入50微升的DMS0,攬拌均勻； 陽163] (2)將玻璃襯底（大小為3厘米X 3厘米）用洗液清洗干凈，再依次用去離子水、 丙酬、異丙醇超聲，各10分鐘，然后放入真空烘箱，60攝氏度，烘干；
[0164] (3)將上述襯底置于涂膜機(jī)的托架上，通過0. 45微米的過濾膜將步驟（1)中所配 制的溶液均勻的涂在襯底上，旋涂成膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘1000轉(zhuǎn)，得到薄膜厚度為100納米； 陽1化](4)將步驟（3)所制備好的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將100微升的ZnO溶液均 勻的涂在該加工件上，旋涂成膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘8000轉(zhuǎn)，干燥后得到的高導(dǎo)電聚合物復(fù)合 電極薄膜厚度不變，仍為110納米。 陽166] 最終，得到厚度為100納米的PED0T:PSS:Zn0復(fù)合薄膜，測試其電導(dǎo)率、方塊電阻 W及透光率，結(jié)果列于表1中。
[0167] 對比例3 陽168] -種聚合物薄膜太陽能電池的制備（使用ITO作為電極）：
[0169] (1)配制共輛聚合物和富勒締衍生物的混合溶液。在惰性氣氛手套箱中，將4毫克 的PCDTBT與16毫克的PC^BM溶解于1毫升的鄰二氯苯中，在80攝氏度條件下，磁力攬拌 12個(gè)小時(shí)，得到混合溶液，所述的PCDTBT的濃度為4毫克/毫升；PC,eBM濃度為16毫克/ 毫升。
[0170] (2)將覆在玻璃襯底上的ITO陽極層刻蝕成細(xì)條狀，清洗干凈后，放入烘箱，120攝 氏度烘干； 陽171] (3)將上述的加工件置于涂膜機(jī)的托架上將100微升的ZnO溶液均勻的涂在該加 工件上，旋涂成膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘8000轉(zhuǎn)，干燥后得陰極層； 陽172] (4)將制備有陰極層的加工件放置在涂膜機(jī)的托架上，將攬拌好的PCDTBT:PC^BM 混合溶液通過0. 45微米的過濾頭均勻涂在陽極界面層的上面，旋轉(zhuǎn)涂膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘 600轉(zhuǎn)，得到厚度為70納米的光敏層； 陽173] (5)將涂有光敏層的加工件放入真空鍛膜機(jī)中，蒸發(fā)10納米厚的S氧化鋼和80納 米厚的侶作為陽極層；
[0174] 最終得到的聚合物薄膜太陽能電池，其器件結(jié)構(gòu)為：IT0:Zn0(100納米）/ PCDTBT: PC^BM (70納米）/Mo〇3 (10納米）/Al (80納米）。該電池的有效面積為16平方毫米。
[0175] 測試其在100毫瓦/平方厘米的AM 1. 5G模擬太陽光照射下的電流-電壓特性曲 線，如圖2中曲線6所示，其性能參數(shù)如表2所示。 陽176] 對比例4
[0177] -種聚合物薄膜太陽能電池的制備（使用對比例2中所制備的PED0T:PSS薄膜作 為電極）：
[0178] (1)配制共輛聚合物和富勒締衍生物的混合溶液。在惰性氣氛手套箱中，將4毫克 的PCDTBT與16毫克的PC^BM溶解于1毫升的鄰二氯苯中，在80攝氏度條件下，磁力攬拌 12個(gè)小時(shí)，得到混合溶液，所述的PCDTBT的濃度為4毫克/毫升；PC^BM濃度為16毫克/ 毫升。 陽179] 似將覆有對比例2中制備的陽DOT:PSS薄膜的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將攬 拌好的PCDTBT=PC,eBM混合溶液通過0. 45微米的過濾頭均勻涂在陽極界面層的上面，旋轉(zhuǎn) 涂膜，轉(zhuǎn)速為每分鐘600轉(zhuǎn)，得到厚度為70納米的光敏層；
[0180] (3)將涂有光敏層的加工件放入真空鍛膜機(jī)中，蒸發(fā)10納米厚的S氧化鋼和80納 米厚的侶作為陽極層； 陽1W] 最終得到的聚合物薄膜太陽能電池，其器件結(jié)構(gòu)為：P邸〇T:PSS :Zn0(100納米）/ PCDTBT: PC^BM (70納米）/Mo〇3 (10納米）/Al (80納米）。該電池的有效面積為16平方毫米。 陽182] 測試其在100毫瓦/平方厘米的AM 1. 5G模擬太陽光照射下的電流-電壓特性曲 線，如圖2中曲線7所示，其性能參數(shù)如表2所示。 陽183] 表1 :實(shí)施例1-5和對比例1、2所制備的陽DOT=PSS復(fù)合電極和PDEOT=PSS薄膜 的性能參數(shù)對比，包括：厚度、電導(dǎo)率、方塊電阻、和透過率。
[0185] 注：其中，對比例1的方塊電阻超出儀器測量范圍，電導(dǎo)率由生產(chǎn)廠家提供；
[0186] 表2 :在強(qiáng)度為100毫瓦/平方厘米的AM 1.5G模擬太陽光照射下，實(shí)施例6-10和 對比例3、4的器件性能參數(shù)對比，包括：開路電壓、短路電流、填充因子和能量轉(zhuǎn)換效率。 陽 187]
[0188] 從上述實(shí)施例的結(jié)果可W看出，本發(fā)明制備的PED0T:PSS復(fù)合電極薄膜具有優(yōu) 良的電導(dǎo)率和透光率，可W滿足有機(jī)光電器件對電極材料的要求。將本發(fā)明所制備的 陽DOT: PSS: ZnO薄膜作為電極應(yīng)用于聚合物太陽能電池中，該光伏器件表現(xiàn)出與ITO器件 相當(dāng)?shù)墓夥阅堋?陽189] 因此，本發(fā)明所制備的PED0T:PSS復(fù)合電極完全可W取代口0,作為電極材料在有 機(jī)光電領(lǐng)域得到進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。 陽190] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可W做出其它不同形式的變化或 變動。運(yùn)里無需也無法對所有的實(shí)施方式予W窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高導(dǎo)電的聚合物復(fù)合電極，其特征在于，包括：聚（3, 4-乙烯基二氧噻吩） PEDOT:聚（苯乙烯磺酸鹽）PSS:氧化鋅ZnO復(fù)合電極；其中， PED0T與PSS的重量比為50:1-1:50 ; 所述PEDOT:PSS:ZnO復(fù)合電極的厚度為50-300納米。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)電的聚合物復(fù)合電極，其特征在于，所述PEDOT:PSS: ZnO復(fù)合電極的厚度為62納米，或者80納米，或者96納米，或者162納米，或者246納米。3. -種權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)電的聚合物復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，包括以 下的步驟： (1) 清洗襯底并烘干； (2) 將襯底置于涂膜機(jī)的托架上，將PED0T:PSS的水溶液均勻的涂在襯底上，旋涂成 膜； (3) 將步驟（2)所制備好的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將二甲基亞砜DMS0均勻的涂 在PEDOT:PSS薄膜上，靜置，旋洗，移除薄膜中的部分PSS; (4) 將步驟（3)所制備好的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將PEDOT:PSS的水溶液均勻的 涂在該加工件上，旋涂成膜，增加薄膜厚度； (5) 將步驟（4)所制備好的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將DMS0均勻的涂在該加工件 上，靜置，旋洗； (6) 重復(fù)步驟（4)和（5)，直至得到一定厚度的PEDOT:PSS層； (7) 將步驟（6)所制備好的加工件置于涂膜機(jī)的托架上，將ZnO溶液均勻的涂在該加工 件上，旋涂成膜，干燥后得到高導(dǎo)電的聚合物復(fù)合電極。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2)和（4)中，PEDOT:PSS 水溶液的濃度為〇. 1% -50%。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2)和（4)中，PED0T:PSS 水溶液中PEDOT與PSS的重量比為50:1-1:50。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟⑵和⑷中，所述 PEDOT:PSS薄膜的旋涂速度為每分鐘1000-5000轉(zhuǎn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（3)和（5)中，DMS0靜止時(shí) 間為1-10分鐘。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（7)中，所述ZnO薄膜的旋 涂速度為每分鐘8000轉(zhuǎn)。9. 根據(jù)權(quán)利要求3-8中的任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述的襯底為：玻 璃；或者聚烯烴、聚醚酮、聚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、玻璃樹脂、含氟聚合物中的一種材料；或 者聚烯烴、聚醚酮、聚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、玻璃樹脂、含氟聚合物中幾種材料的共聚物或 混合物。10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（7)中，所述ZnO溶液為體 積為50-500微升，濃度為1% -50 %的正丁醇溶液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電的聚合物復(fù)合電極及其制備方法。該復(fù)合電極由聚(3,4-乙烯基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)和氧化鋅(ZnO)納米晶構(gòu)成。通過使用二甲基亞砜(DMSO)旋洗PEDOT:PSS薄膜，并通過ZnO降低表面功函數(shù)，所制備出的復(fù)合電極其電導(dǎo)率從0.4西門子/厘米提高到1000西門子/厘米以上，同時(shí)方塊電阻降低至100歐姆以下，光透過率保持在70％以上。本發(fā)明所制備的聚合物復(fù)合電極成本低，工藝簡單，可在有機(jī)光電器件器件領(lǐng)域取得更加廣泛的應(yīng)用。
【IPC分類】H01L51/00, H01B1/12, H01L51/44
【公開號】CN105336865
【申請?zhí)枴緾N201510852053
【發(fā)明人】謝志元, 張曉琴, 吳江
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月30日