CN103227290A - 一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法 - Google Patents

一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，包括：将高沸点有机溶剂和导电聚合物混合，升温至120～140℃，之后除水除氧；然后分别加入铜源、铟源和硒源并在氮气保护下升温至220～230℃，反应1～3h；最后自然冷却至室温，离心收集产物，得到CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶。本发明操作简单，一步获得CuInSe2/导电聚合物超结构杂化纳米晶，避免后续配体交换步骤，产物可直接制成“纳米晶墨水”，用于组装太阳能电池，容易规模化。

Description

一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能吸收层材料的制备领域，特别涉及一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法。
背景技术
太阳能作为一种资源丰富的可再生能源正日益取代煤和石油等不可再生能源。光伏能量转化是把光能在没有噪音、无毒性物质、无温室气体释放的过程中转化为电能。因此，太阳能的应用日益引起人们的广泛关注。
当前太阳能电池主要分为：硅系（单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜）太阳能电池、半导体薄膜太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏化纳米晶太阳能电池，以及有机无机杂化太阳能电池等。近年来无机纳米/导电聚合物太阳能电池发展迅速，它继承了聚合物高分子材料良好的柔韧性和可加工性，能制成特种形状、大面积、柔性器件，又利用了无机纳米晶载流子迁移率高、化学稳定性好的特点，使得太阳能电池朝着更高的平台发展。无机材料CuInSe2纳米晶为窄带系半导体，能耐辐照、不受光致衰退效应影响，因而广泛地应用于薄膜电池，受到人们的高度重视。然而当前所制备的CuInSe2纳米晶表面通常含有长链有机配体（如油胺、油酸），在与导电聚合物（如聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺）复合制备有机无机杂化太阳能电池时，其表面长链有机配体会阻碍CuInSe2纳米晶与导电聚合物之间的电子和空穴传输，降低太能电池效率。为了克服这一问题，当前主要的手段是通过缩短纳米晶表面的有机配体的长度，来增加CuInSe2纳米晶与导电聚合物之间的电子与空穴传输；或在CuInSe2纳米晶制备后，通过导电聚合物进行配体交换获得导电聚合物与CuInSe2纳米晶直接配位的复合结构。这些方法虽能在一定程度上提高光电转换效率，但是其制备方法较复杂，不易规模化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，该方法操作简单，一步获得CuInSe2/导电聚合物超结构杂化纳米晶，避免后续配体交换步骤，产物可直接制成“纳米晶墨水”，用于组装太阳能电池，容易规模化。
本发明的一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，包括：
将高沸点有机溶剂和导电聚合物混合，升温至120～140℃，之后除水除氧；然后分别加入铜源、铟源和硒源并在氮气保护下升温至220～230℃，反应1～3h；最后自然冷却至室温，离心收集产物，得到CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶；其中，高沸点有机溶剂、导电聚合物、铜源、铟源、硒源的配比为1-20mL：0.01-1g：1-1000mg：1-1000mg：1-1000mg。
所述高沸点有机溶剂为1,2,4-三氯苯和1-十八烯。
所述导电聚合物为聚3-己基噻吩、聚吡咯或聚苯胺。
所述铜源为CuCl或CuNO3，铟源为氯化铟，硒源为硒粉。
所述除水除氧时间为30～60分钟。
所述CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶尺寸为1-1000nm。
有益效果
本发明没有使用额外的有机配体（如油胺、油酸），所形成的CuInSe2/导电聚合物结构杂化纳米晶中，导电聚合物直接与CuInSe2配位，从而避免了长链有机配体的存在阻碍了CuInSe2与导电聚合物之间的电子和空穴传输，为提高光电转换效率提供一种有效的方法；该方法操作简单，一步获得CuInSe2/导电聚合物超结构杂化纳米晶，避免后续配体交换步骤，产物可直接制成“纳米晶墨水”，用于组装太阳能电池，容易规模化。
附图说明
图1是实施例1制备的CuInSe2/P3HT杂化纳米晶的SEM图片，（a），（b）分为不同倍数下的形貌结构图；
图2是实施例1制备的CuInSe2/P3HT杂化纳米晶的XRD图谱，曲线为制备的CuInSe2/P3HT超结构杂化纳米晶的XRD图谱，黑竖线为CuInSe2的标准XRD图谱（JCPDS：65-9780）；
图3是实施例1制备的CuInSe2/P3HT杂化纳米晶的FTIR图谱；
图4是实施例2制备的CuInSe2/P3HT杂化纳米晶的SEM图片，（a），（b）分为不同倍数下的形貌结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
CuInSe2/P3HT杂化纳米晶合成：量取4ml1,2,4-三氯苯与6ml1-十八烯混合加入到三口烧瓶中，再加入50mg聚3-己基噻吩（P3HT），磁力搅拌下升温到120℃，除水除氧30分钟，然后加入0.05g的CuCl，0.11g的InCl3和0.0789g的Se粉在氮气保护下升温至220℃下反应1h，然后自然冷却至室温，将所得产物离心，环己烷洗涤2次，即得到CuInSe2/P3HT杂化纳米晶。
实施例2
CuInSe2/P3HT杂化纳米晶合成：量取7ml1,2,4-三氯苯与3ml1-十八烯混合加入到三口烧瓶中，再加入100mg聚3-己基噻吩（P3HT），磁力搅拌下升温到120℃，除水除氧30分钟，然后加入0.05g的CuCl，0.11g的InCl3和0.0789g的Se粉在氮气保护下升温至220℃下反应1h，然后自然冷却至室温，将所得产物离心，环己烷洗涤2次，即得到CuInSe2/P3HT杂化纳米晶。

Claims (6)

1.一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，包括：
将高沸点有机溶剂和导电聚合物混合，升温至120～140℃，之后除水除氧；然后分别加入铜源、铟源和硒源并在氮气保护下升温至220～230℃，反应1～3h；最后自然冷却至室温，离心收集产物，得到CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶；其中，高沸点有机溶剂、导电聚合物、铜源、铟源、硒源的配比为1-20mL：0.01-1g：1-1000mg：1-1000mg：1-1000mg。
2.根据权利要求1所述的一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，其特征在于：所述高沸点有机溶剂为1,2,4-三氯苯和1-十八烯。
3.根据权利要求1所述的一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，其特征在于：所述导电聚合物为聚3-己基噻吩、聚吡咯或聚苯胺。
4.根据权利要求1所述的一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，其特征在于：所述铜源为CuCl或CuNO3，铟源为氯化铟，硒源为硒粉。
5.根据权利要求1所述的一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，其特征在于：所述除水除氧时间为30～60分钟。
6.根据权利要求1所述的一种CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶的制备方法，其特征在于：所述CuInSe2/导电聚合物杂化纳米晶尺寸为1-1000nm。
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