CN105206750B - 聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents

聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105206750B
CN105206750B CN201510577778.3A CN201510577778A CN105206750B CN 105206750 B CN105206750 B CN 105206750B CN 201510577778 A CN201510577778 A CN 201510577778A CN 105206750 B CN105206750 B CN 105206750B
Authority
CN
China
Prior art keywords
poly
nano
cadmium selenide
solution
alkylthrophene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510577778.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105206750A (zh
Inventor
谭付瑞
张伟风
曲胜春
王占国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University
Original Assignee
Henan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University filed Critical Henan University
Priority to CN201510577778.3A priority Critical patent/CN105206750B/zh
Publication of CN105206750A publication Critical patent/CN105206750A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105206750B publication Critical patent/CN105206750B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明属于属于纳米材料与器件技术领域，具体涉及一种聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用。本发明通过聚烷基噻吩纳米线作为电子给体，以硒化镉纳米花作为电子受体和传输体，纳米线与纳米花之间通过耦合成键进行复合杂化形成的复合纳米材料，具有高的电荷迁移率、光生电荷界面转移能力和高的电荷输运性能，可用作有机无机杂化薄膜太阳能电池的光敏层，提高器件效率。

Description

聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制 备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料与器件技术领域，具体涉及一种聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术
在材料科学发展过程中，人们设想如何克服无机和有机半导体材料的性能局限性，通过不同结构、不同功能的复合，使材料的基本特性得到互补、优化和协同增强，从而发现新现象、产生新功能。有机/无机半导体构筑复合材料正是建立在如此考虑的基础上的，它在复合体异质结薄膜太阳能电池中的应用亦是在此背景下发展起来的。
在改善有机半导体与无机纳米材料之间的界面接触性能方面，原位生长复合法和后处理方法是两种常见的研究技术。对于前者，典型的工作例如在ZnO 纳米棒和CdSe量子点表面接枝生长聚己基噻吩(P3HT)外壳。这种将两相材料通过耦合作用连接的复合材料中光生激子的分裂效率和电荷转移效率得以明显提高。在优化两相接触界面，促进激子分裂和电荷转移的同时，高效的电子输运也是体异质结薄膜太阳能电池所必需的。这方面的研究主要体现在对无机纳米颗粒的形貌优化上。考虑到电子在复合体异质结薄膜中以跳跃遂穿方式传输，因此一维的无机纳米棒比零维的量子点具有较高的电子输运连续性，而三维的无机纳米颗粒(如纳米四角体)则由于可以在复合薄膜中构成连续的网络结构而具有更高的电子传输效率。
无机纳米颗粒与有机半导体高分之间的原子成键复合可以有效改善光生激子的分裂效率，但此类研究多是涉及零维的量子点或一维的纳米棒，在体异质结薄膜中，电子构成三维网络传输通道的能力不足；另一方面，与优化的电子传输相比，有机半导体高分子在空穴迁移率方面存在不足，尚需改善空穴传导能力以促进体异质结薄膜中的电荷输运平衡，提高光电流密度。
发明内容
针对以上问题，本发明中提出一种具有高效电荷传输收集能力，同时保持较高电荷转移效率的复合太阳能电池所用聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用。该聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料采用有机半导体高分子自组装形成的纳米线作为电子给体，以硒化镉纳米花作为电子受体和传输体，纳米线与纳米花之间通过耦合成键进行复合杂化，构成太阳能电池的光敏层。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花有机溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在有机溶剂中，形成硒化镉纳米花有机溶液，硒化镉纳米花有机溶液中硒化镉的质量浓度为10-100mg/ml；
（2）将聚烷基噻吩分散在有机溶剂中，升温至60-90℃，持续搅拌，获得透明的聚烷基噻吩有机溶液，聚烷基噻吩有机溶液中聚烷基噻吩的质量浓度为5-50mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花有机溶液，与步骤（2）中制备的聚烷基噻吩有机溶液混合，搅拌均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为60-90℃；其中，混合溶液中聚烷基噻吩与硒化镉的质量比为5:1-1:10；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以0.5-3℃/min的降温速率将混合溶液降温至5-20℃，然后在5-20℃下将混合溶液保温2-90天。
优选的，所述聚烷基噻吩为聚(3-丁基噻吩)P3BT、聚(3-戊基噻吩)P3PT、聚(3-己基噻吩) P3HT或聚(3-辛基噻吩)P3OT的任一种。
优选的，所述有机溶剂为二氯苯、三氯苯或二甲苯中的任一种。
优选的：所述步骤（2）中搅拌时的转速为100-300转/分钟；所述步骤（3）中搅拌时的转速为100-300转/分钟。
优选的，所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.064g-0.128g的氧化镉加入到1-3ml油酸中，再加入1-3g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至250-270℃，并持续搅拌；②称量0.02g-0.039g的单质硒，加入1-3ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为250-270℃、反应15-40分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到10-20ml的无水乙醇中，离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用1-2ml氯苯分散，然后加入3-4ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共3-5次。
本发明制备的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在5-20℃下搅拌均匀，然后采用旋涂法、刀刮法、丝网印刷法或卷轴印刷法制成厚度为50-300nm的薄膜。
本发明产生的有益效果是，通过聚烷基噻吩纳米线作为电子给体，以硒化镉纳米花作为电子受体和传输体，纳米线与纳米花之间通过耦合成键进行复合杂化形成的复合纳米材料，具有高的电荷迁移率、光生电荷界面转移能力和高的电荷输运性能，可用作有机无机杂化薄膜太阳能电池的光敏层，提高器件效率。
附图说明
图1为实施例1中制备的聚(3-己基噻吩)纳米线透射电子显微镜图（TEM）；
图2为实施例1中制备的聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料透射电子显微镜图（TEM）；
图3为聚(3-己基噻吩)纳米线、聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的X射线衍射图（XRD）；
图4聚(3-己基噻吩)纳米线、聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的光致发光谱（PL）。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。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范围。
实施例1
一种聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花二氯苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在二氯苯中，形成硒化镉纳米花二氯苯溶液，硒化镉纳米花二氯苯溶液中硒化镉的质量浓度为40mg/ml；
（2）将聚(3-己基噻吩) P3HT分散在二氯苯中，升温至90℃，持续搅拌（200转/分钟），获得透明的聚(3-己基噻吩)二氯苯溶液，聚(3-己基噻吩)二氯苯溶液中聚(3-己基噻吩)的质量浓度为5mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花二氯苯溶液，与步骤（2）中制备的聚(3-己基噻吩)二氯苯溶液混合，搅拌（200转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为90℃；其中，混合溶液中聚(3-己基噻吩)与硒化镉的质量比为1:4；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以1℃/min的降温速率将混合溶液降温至20℃，然后在20℃下将混合溶液保温90天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.128g的氧化镉加入到3ml油酸中，再加入3g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至260℃，并持续搅拌（300转/分钟）；②称量0.039g的单质硒，加入3ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为260℃、反应30分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到20ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用2ml氯苯分散，然后加入4ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共5次。
形貌与晶相测试结果：无硒化镉纳米花时，纯聚(3-己基噻吩)纳米线的形貌如图1所示，可以看到纳米线均匀的直径，大的长径比，纳米线在有机溶剂如二甲苯等中分散效果良好。而聚(3-己基噻吩)纳米线-CdSe纳米花耦合复合材料的形貌如图2所示。纳米花非常均匀地修饰在纳米线表面，组装成一种同轴结构，即便在密度非常大的团聚体上也可以清晰地分辨出纳米线的相互交错分布，表明合成的耦合复合材料具有较高的质量。纯聚(3-己基噻吩)纳米线的XRD衍射图谱如图3所示，其中在小角处衍射峰是聚(3-己基噻吩)纳米线典型的衍射峰，表明合成的纳米线是以[100]方向择优生长。耦合硒化镉纳米花之后的样品中增加了硒化镉的衍射峰，而聚(3-己基噻吩)的衍射峰强度有所降低。
本实施例制备的聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在20℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜，转速在2000rmp（转/分钟），厚度为100nm。无硒化镉纳米花的纯聚(3-己基噻吩)纳米线薄膜可采用相同的方法制备，该薄膜的荧光发光峰谱图如图4所示。耦合硒化镉纳米花之后，复合材料的荧光发光强度表现为荧光猝灭现象，表明聚(3-己基噻吩)纳米线的光生激子在有机-无机界面处发生了分裂，电子与空穴发生分离，说明该复合材料具有较好的光生载流子生成能力，因而该薄膜可用作太阳能电池的光敏层。
实施例2
一种聚(3-丁基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花三氯苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在三氯苯中，形成硒化镉纳米花三氯苯溶液，硒化镉纳米花三氯苯溶液中硒化镉的质量浓度为10mg/ml；
（2）将聚(3-丁基噻吩)分散在三氯苯中，升温至60℃，持续搅拌（100转/分钟），获得透明的聚(3-丁基噻吩)三氯苯溶液，聚(3-丁基噻吩)三氯苯溶液中聚(3-丁基噻吩)的质量浓度为20mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花三氯苯溶液，与步骤（2）中制备的聚(3-丁基噻吩)三氯苯溶液混合，搅拌（100-300转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为60℃；其中，混合溶液中聚(3-丁基噻吩)与硒化镉的质量比为5:1；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以0.5℃/min的降温速率将混合溶液降温至5℃，然后在5℃下将混合溶液保温2天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.064g的氧化镉加入到1ml油酸中，再加入1g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至250℃，并持续搅拌；②称量0.02g的单质硒，加入1ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为250℃、反应15分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到10ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用1ml氯苯分散，然后加入3无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共3次。
本实施例制备的聚(3-丁基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-丁基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在20℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜（转速为1500转/分钟），制得厚度为150nm的用作太阳能电池光敏层的薄膜。
实施例3
一种聚(3-戊基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花二甲苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在二甲苯中，形成硒化镉纳米花二甲苯溶液，硒化镉纳米花二甲苯溶液中硒化镉的质量浓度为100mg/ml；
（2）将聚(3-戊基噻吩)P3PT分散在二甲苯中，升温至80℃，持续搅拌（300转/分钟），获得透明的聚(3-戊基噻吩)二甲苯溶液，聚(3-戊基噻吩)二甲苯溶液中聚(3-戊基噻吩)的质量浓度为50mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花二甲苯溶液，与步骤（2）中制备的聚(3-戊基噻吩)有机溶液混合，搅拌（100-300转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为80℃；其中，混合溶液中聚(3-戊基噻吩)与硒化镉的质量比为1:10；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以3℃/min的降温速率将混合溶液降温至10℃，然后在10℃下将混合溶液保温50天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.096g的氧化镉加入到1-3ml油酸中，再加入2g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至270℃，并持续搅拌；②称量0.03g的单质硒，加入2ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为270℃、反应40分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到15ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用1.5ml氯苯分散，然后加入3.5ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共4次。
本实施例制备的聚(3-戊基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-戊基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在10℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜（转速为1000转/分钟），制得厚度为300nm的用作太阳能电池光敏层的薄膜。
实施例4
一种聚(3-辛基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花二氯苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在二氯苯中，形成硒化镉纳米花的二氯苯溶液，硒化镉纳米花的二氯苯溶液中硒化镉的质量浓度为60mg/ml；
（2）将聚(3-辛基噻吩)P3OT分散在二氯苯中，升温至80℃，持续搅拌（200转/分钟），获得透明的聚(3-辛基噻吩)的二氯苯溶液，聚(3-辛基噻吩) 的二氯苯溶液中聚(3-辛基噻吩)的质量浓度为30mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花的二氯苯溶液，与步骤（2）中制备的聚(3-辛基噻吩)的二氯苯溶液混合，搅拌（200转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为80℃；其中，混合溶液中聚(3-辛基噻吩)与硒化镉的质量比为1:1；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以2℃/min的降温速率将混合溶液降温至15℃，然后在15℃下将混合溶液保温30天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.064g的氧化镉加入到1-3ml油酸中，再加入1.5g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至260℃，并持续搅拌；②称量0.02g的单质硒，加入2ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为260℃、反应25分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到15ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用1.5ml氯苯分散，然后加入3.5ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共4次。
本实施例制备的聚(3-辛基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-辛基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在10℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜（转速为2000转/分钟），制得厚度为50nm的用作太阳能电池光敏层的薄膜。
实施例5
一种聚(3-丁基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花三氯苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在三氯苯中，形成硒化镉纳米花三氯苯溶液，硒化镉纳米花三氯苯溶液中硒化镉的质量浓度为60mg/ml；
（2）将聚(3-丁基噻吩)P3BT分散在三氯苯中，升温至70℃，持续搅拌（150转/分钟），获得透明的聚(3-丁基噻吩) 三氯苯溶液，聚(3-丁基噻吩) 三氯苯溶液中聚(3-丁基噻吩)的质量浓度为15mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花三氯苯溶液，与步骤（2）中制备的聚(3-丁基噻吩) 三氯苯溶液混合，搅拌（150转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为70℃；其中，混合溶液中聚(3-丁基噻吩)与硒化镉的质量比为2:1；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以2.5℃/min的降温速率将混合溶液降温至10℃，然后在10℃下将混合溶液保温10天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.128g的氧化镉加入到3ml油酸中，再加入3g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至270℃，并持续搅拌；②称量0.039g的单质硒，加入3ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为270℃、反应20分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到20ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用2ml氯苯分散，然后加入3ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共5次。
本实施例制备的聚(3-丁基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-丁基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在15℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜（转速为2000转/分钟），制得厚度为100nm的用作太阳能电池光敏层的薄膜。
实施例6
一种聚(3-戊基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花二甲苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在二甲苯中，形成硒化镉纳米花二甲苯溶液，硒化镉纳米花二甲苯溶液中硒化镉的质量浓度为20mg/ml；
（2）将聚(3-戊基噻吩)P3PT分散在二甲苯中，升温至65℃，持续搅拌（150转/分钟），获得透明的聚(3-戊基噻吩) 二甲苯溶液，聚(3-戊基噻吩) 二甲苯溶液中聚(3-戊基噻吩)的质量浓度为20mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花二甲苯溶液，与步骤（2）中制备的聚烷基噻吩二甲苯溶液混合，搅拌（150转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为85℃；其中，混合溶液中聚烷基噻吩与硒化镉的质量比为1:5；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以1℃/min的降温速率将混合溶液降温至12℃，然后在12℃下将混合溶液保温75天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.096g的氧化镉加入到2ml油酸中，再加入2g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至260℃，并持续搅拌；②称量0.03g的单质硒，加入2ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为260℃、反应25分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到15ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用1.5ml氯苯分散，然后加入3.5ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共3次。
本实施例制备的聚(3-戊基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-戊基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在15℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜（转速为2000转/分钟），制得厚度为100nm的用作太阳能电池光敏层的薄膜。
实施例7
一种聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花二甲苯溶液的制备：将硒化镉纳米花分散在二甲苯中，形成硒化镉纳米花二甲苯溶液，硒化镉纳米花二甲苯溶液中硒化镉的质量浓度为30mg/ml；
（2）将聚(3-己基噻吩) P3HT分散在二甲苯中，升温至70℃，持续搅拌（300转/分钟），获得透明的聚(3-己基噻吩) 二甲苯溶液，聚(3-己基噻吩) 二甲苯溶液中聚(3-己基噻吩)的质量浓度为45mg/ml；
（3）将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花二甲苯溶液，与步骤（2）中制备的聚烷基噻吩二甲苯溶液混合，搅拌（300转/分钟）均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为70℃；其中，混合溶液中聚烷基噻吩与硒化镉的质量比为1:8；
（4）将步骤（3）中制备的混合溶液静置放置，并以2.5℃/min的降温速率将混合溶液降温至15℃，然后在15℃下将混合溶液保温10天。
所述步骤（1）中的硒化镉纳米花是通过下述方法制得的：①氧化镉溶液制备：称量0.096g的氧化镉加入到2ml油酸中，再加入2g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至255℃，并持续搅拌；②称量0.03g的单质硒，加入2ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为255℃、反应35分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到15ml的无水乙醇中，在5000转/分钟下离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用2ml氯苯分散，然后加入3ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共3次。
本实施例制备的聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用：将获得的聚(3-己基噻吩)纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在15℃下进行搅拌 (300转/分钟)1小时。然后在导电玻璃衬底上采用旋涂的方法制膜（转速为2000转/分钟），制得厚度为100nm的用作太阳能电池光敏层的薄膜。

Claims (7)

1.一种聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）硒化镉纳米花的制备：①称量0.064g-0.128g的氧化镉加入到1-3ml油酸中，再加入1-3g三正辛基氧化膦，得到氧化镉溶液，然后升温至250-270℃，并持续搅拌；②称量0.02g-0.039g的单质硒，加入1-3ml三辛基膦进行溶解，得到硒溶液；③将步骤②的硒溶液注入到步骤①的氧化镉溶液中，保持温度为250-270℃、反应15-40分钟后自然降温至室温，将降至室温的溶液加入到10-20ml的无水乙醇中，离心分离获得沉淀；④将步骤③得到的沉淀用1-2ml氯苯分散，然后加入3-4ml无水乙醇进行再沉淀并离心，如此反复分散－沉淀共3-5次；
（2）硒化镉纳米花有机溶液的制备：将步骤（1）中制备的硒化镉纳米花分散在有机溶剂中，形成硒化镉纳米花有机溶液，硒化镉纳米花有机溶液中硒化镉的质量浓度为10-100mg/ml；
（3）将聚烷基噻吩分散在有机溶剂中，升温至60-90℃，持续搅拌，获得透明的聚烷基噻吩有机溶液，聚烷基噻吩有机溶液中聚烷基噻吩的质量浓度为5-50mg/ml；
（4）将步骤（2）中制备的硒化镉纳米花有机溶液，与步骤（3）中制备的聚烷基噻吩有机溶液混合，搅拌均匀获得混合溶液，并将混合溶液温度保持为60-90℃；其中，混合溶液中聚烷基噻吩与硒化镉的质量比为5:1-1:10；
（5） 将步骤（4）中制备的混合溶液静置放置，并以0.5-3℃/min的降温速率将混合溶液降温至5-20℃，然后在5-20℃下将混合溶液保温2-90天。
2.如权利要求1所述的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述聚烷基噻吩为聚(3-丁基噻吩)P3BT、聚(3-戊基噻吩)P3PT、聚(3-己基噻吩) P3HT或聚(3-辛基噻吩)P3OT。
3.如权利要求1所述的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）中所述有机溶剂为二氯苯、三氯苯或二甲苯中的任一种。
4.如权利要求1所述的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中搅拌时的转速为100-300转/分钟；所述步骤（4）中搅拌时的转速为100-300转/分钟。
5.采用权利要求1－4任一所述方法制备得到的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料。
6.权利要求5所述的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用。
7.根据权利要求6所述的聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在太阳能电池的光敏层中的应用，其特征在于：将聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料在5-20℃下搅拌均匀，然后采用旋涂法、刀刮法、丝网印刷法或卷轴印刷法制成厚度为50-300nm的薄膜。
CN201510577778.3A 2015-09-11 2015-09-11 聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用 Expired - Fee Related CN105206750B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510577778.3A CN105206750B (zh) 2015-09-11 2015-09-11 聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510577778.3A CN105206750B (zh) 2015-09-11 2015-09-11 聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105206750A CN105206750A (zh) 2015-12-30
CN105206750B true CN105206750B (zh) 2017-08-25

Family

ID=54954298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510577778.3A Expired - Fee Related CN105206750B (zh) 2015-09-11 2015-09-11 聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105206750B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916097A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 潘才法 一种电致发光器件
CN104022223A (zh) * 2014-05-27 2014-09-03 河南大学 一种核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2208526A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-21 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. An autosynthesizer for the controlled synthesis of nano- and sub-nanostructures

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916097A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 潘才法 一种电致发光器件
CN104022223A (zh) * 2014-05-27 2014-09-03 河南大学 一种核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"High-Efficiency Organic Solar Cells Based on Preformed Poly(3-hexylthiophene) Nanowires";Jong Soo Kim等;《Advanced Functional Materials》;20110208;第21卷(第3期);第480页第2栏倒数第1段至第486页第1栏第2段，图1 *
"High‐Performance Organic‐Inorganic Hybrid Photodetectors Based on P3HT: CdSe Nanowire Heterojunctions on Rigid and Flexible Substrates";X Wang等;《Advanced Functional Materials》;20121002;第23卷(第9期);第1202页第2栏第2段至第1208页第2栏第1段，图1、5 *
"The influence of ZnO nanostructures on the structure, optical and photovoltaic properties of organic materials";Gerald F. Malgas等;《Thin Solid Films》;20140331;第555卷;第100页第2栏第1段至第105页第2栏第2段，图2 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105206750A (zh) 2015-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Quantum-dot-based solar cells: recent advances, strategies, and challenges
CN102160188B (zh) 无机体相多结材料及其制备方法
KR101129194B1 (ko) 고밀도를 갖는 태양전지용 ｃｉｓ계 화합물 박막의 제조방법 및 상기 ｃｉｓ계 화합물 박막을 이용한 박막 태양전지의 제조방법
CN101228639A (zh) 太阳能电池吸收层的制备方法
CN106809872A (zh) 具有量子尺寸效应的CsPbBr3纳米片的制备方法
TW201217467A (en) Ink for manufacturing compound semiconductor film, compound semiconductor film made from the ink, solar cell provided with compound semiconductor film and manufacturing method of solar cell
KR101788240B1 (ko) 구리 셀레나이드 나노 입자의 제조
CN105369358A (zh) 一种对半导体纳米晶材料表面进行配体交换的方法
Abdelhameed et al. Efficiency enhancement of Si nanostructure hybrid solar cells by optimizing non-radiative energy transfer from Si quantum dots
Wang et al. Influence of CdSe quantum dot interlayer on the performance of polymer/TiO2 nanorod arrays hybrid solar cell
CN102476791A (zh) 一种铜铟硒纳米粉体的制备方法
CN103346201A (zh) 掺锗的铜锌锡硫硒薄膜制备方法、薄膜及太阳能电池
Wang et al. Hybrid solar cells from Sb2S3 nanoparticle ink
CN102702550B (zh) 一种透明有机无机杂化异质结材料的制备方法
Deng et al. Preparation and photo-induced charge transfer of the composites based on 3D structural CdS nanocrystals and MEH-PPV
CN105793365A (zh) 具有高无裂纹极限的cigs纳米粒子墨水制剂
CN105405975A (zh) 具有核壳结构的Cu@Cu-Au纳米颗粒及其制备方法和应用
Zhu et al. Photovoltaic devices employing ternary PbSxTe1-x nanocrystals
CN103413892B (zh) 一种合金量子点PbSxSe1-x及其制备方法和在太阳能电池中的应用
CN105742384A (zh) 一种卤素掺杂的铅氧族化合物纳米晶及其制备方法和用途
CN104064628B (zh) 一种铜铟硒碲纳米线的制备方法
CN113122251B (zh) 用于制备尺寸可调的铅硫族量子点的直接合成方法及其应用
CN105206750B (zh) 聚烷基噻吩纳米线－硒化镉纳米花耦合复合纳米材料及其制备方法和应用
Zhao et al. Three-dimensional ZnO/ZnxCd1− xS/CdS nanostructures modified by microwave hydrothermal reaction-deposited CdSe quantum dots for chemical solar cells
Al‐Hadeethi et al. Role of triethanolamine in forming Cu2ZnSnS4 nanoparticles during solvothermal processing for solar cell applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170825

Termination date: 20190911