RU2623717C1 - Method of preparing polymer films for solar batteries (versions) - Google Patents

Method of preparing polymer films for solar batteries (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2623717C1
RU2623717C1 RU2016109723A RU2016109723A RU2623717C1 RU 2623717 C1 RU2623717 C1 RU 2623717C1 RU 2016109723 A RU2016109723 A RU 2016109723A RU 2016109723 A RU2016109723 A RU 2016109723A RU 2623717 C1 RU2623717 C1 RU 2623717C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
template
inorganic
applying
films
Prior art date
Application number
RU2016109723A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Геннадьевич Попов
Ксения Александровна Сашкина
Виктория Сергеевна Семейкина
Екатерина Васильевна Пархомчук
Леонид Викторович Кулик
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук (ИХКГ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук (ИХКГ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН)
Priority to RU2016109723A priority Critical patent/RU2623717C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2623717C1 publication Critical patent/RU2623717C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method is the preparation of a mesoporous donor polymer layer by a template method using inorganic micro/nanoparticles as templates that are removed from the composite film by treatment with acids or alkalis, followed by filling the porous polymer space with an acceptor organic material. Upon washing out of the inorganic template, pores of 10-100 nm in size are formed in the polymer layer. The washing out of inorganic oxides or zeolites is carried out by any acids or alkalis, including hydrochloric, sulfuric, nitric, phosphoric acids and sodium and potassium hydroxides, followed by washing the film with de-ionized water to remove alkali metal ions. Then, the resulting mesoporous polymer layer is coated with an acceptor material from an appropriate solvent that does not dissolve the polymer. The procedure for removing the inorganic template can be omitted, if the template material has the properties of an electron acceptor and can also be used in photovoltaics as a semiconductor.
EFFECT: preparing polymer films with a pore size of 10-100 nm.
17 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способу приготовления мезопористых полимерных пленок для солнечных батарей с использованием органических фотовольтаических ячеек.The invention relates to a method for the preparation of mesoporous polymer films for solar cells using organic photovoltaic cells.

Органическая фотовольтаика - перспективное быстроразвивающееся направление солнечной энергетики. В органических фотовольтаических ячейках активная среда является композитом органических веществ (донора и акцептора электронов). Благодаря практически полному поглощению солнечного света видимого диапазона при толщине активного слоя несколько сотен нанометров, высокому квантовому выходу разделения зарядов на границе фаз органического донора и акцептора, а также относительно высокой подвижности зарядов в них, такие фотовольтаические ячейки могут быть гибкими и компактными. Часто в качестве активной среды применяют композиты проводящих донорных полимеров и акцепторов: производные фуллеренов, либо так называемые малые молекулы - гетероциклические соединения, содержащие наиболее перспективные для органической электроники структурные фрагменты (тиофеновые, диазиновые, карбазольные).Organic photovoltaics is a promising fast-growing area of solar energy. In organic photovoltaic cells, the active medium is a composite of organic substances (electron donor and acceptor). Due to the almost complete absorption of sunlight in the visible range with an active layer thickness of several hundred nanometers, the high quantum yield of charge separation at the phase boundary of the organic donor and acceptor, as well as the relatively high charge mobility in them, such photovoltaic cells can be flexible and compact. Often, composites of conducting donor polymers and acceptors are used as the active medium: fullerene derivatives, or the so-called small molecules - heterocyclic compounds containing the most promising structural fragments for organic electronics (thiophene, diazine, carbazole).

Наибольшее распространение получили ячейки с объемным гетеропереходом. В таких структурах активная среда является композитом, состоящим из донорного и акцепторного органических материалов, образующих каналы для движения электронов и дырок к соответствующим электродам. При поглощении кванта света в одной из фаз (донор или акцептор) образуется возбужденное состояние (экситон). Достигнув границы раздела фаз экситон диссоциирует на свободные заряды: катион-радикал в донорной фазе и анион-радикал - в акцепторной. Длина диффузии экситона составляет ~30 нм, поэтому, контролируя условия приготовления активного слоя, можно добиться разделения системы на фазы с размерами порядка длины диффузии экситона. Очевидно, что в такой системе экситон диссоциирует более эффективно, однако транспорт разделенных зарядов до электродов в таких структурах затруднен, а также значителен вклад объемной рекомбинации зарядов.The most widely used are cells with a bulk heterojunction. In such structures, the active medium is a composite consisting of donor and acceptor organic materials that form channels for the movement of electrons and holes to the corresponding electrodes. When a quantum of light is absorbed in one of the phases (donor or acceptor), an excited state (exciton) is formed. Having reached the phase boundary, the exciton dissociates into free charges: the radical cation in the donor phase and the radical anion in the acceptor phase. The exciton diffusion length is ~ 30 nm; therefore, by controlling the preparation of the active layer, it is possible to achieve phase separation of the system with dimensions of the order of the exciton diffusion length. Obviously, in such a system, the exciton dissociates more efficiently, however, the transport of separated charges to the electrodes in such structures is difficult, and the contribution of volume recombination of charges is also significant.

Таким образом, эффективность солнечной ячейки определяется несколькими факторами, зачастую действующими в противоположных направлениях: большая толщина донорной/акцепторной фазы подразумевает большую степень поглощения излучения и, соответственно, большую генерацию экситонов, но в то же время снижает вероятность достижения экситоном границы раздела фаз и его диссоциацию на свободные заряды. Разделенные заряды, в свою очередь, могут испытывать затруднения при транспорте из фаз донорного/акцепторного материала к соответствующим электродам, потому необходимо стремиться к созданию максимально протяженной, неразрывной, но при этом пористой структуры и избегать формирования изолированных доменов. Исходя из типичных значений длин диффузий генерируемых частиц в обсуждаемых материалах, характерные размеры пористых структур (размер пор, толщина стенок) должны лежать в диапазоне 10-50 нм для оптимального вклада процессов генерации/транспорта экситонов и разделенных зарядов.Thus, the efficiency of a solar cell is determined by several factors, often acting in opposite directions: a large thickness of the donor / acceptor phase implies a large degree of absorption of radiation and, accordingly, a large generation of excitons, but at the same time reduces the probability of an exciton reaching the phase boundary and its dissociation on free charges. Separated charges, in turn, may experience difficulties in transporting from the phases of the donor / acceptor material to the corresponding electrodes, therefore, it is necessary to strive to create the most extended, inextricable, but at the same time porous structure and avoid the formation of isolated domains. Based on the typical values of the diffusion lengths of the generated particles in the materials under discussion, the characteristic sizes of porous structures (pore size, wall thickness) should lie in the range of 10-50 nm for the optimal contribution of exciton generation / transport processes and separated charges.

Для решения поставленной задачи было предложено множество подходов к созданию пленок с развитой морфологией.To solve this problem, many approaches to the creation of films with developed morphology have been proposed.

Наиболее простой структурой является бислой донорного и акцепторного слоев с плоской границей (Christopher W. Rochester, Scott A. Mauger, and Adam J. Moule, Investigation the Morphology of Polymer/Fullerene Layers Coated Using Orthogonal Solvents. J. Phys. Chem. С 2012, 116, 7287-7292), преимуществом такой структуры является облегченный транспорт и меньшая объемная рекомбинация зарядов. Однако из-за небольшой длины диффузии экситона эффективная толщина активного слоя, в котором происходит разделение зарядов, составляет 30 нм, что недостаточно для полного усвоения солнечного спектра, поскольку необходимая толщина полимерного слоя для полного усвоения солнечного света составляет ~100 нм.The simplest structure is a bilayer of donor and acceptor layers with a flat boundary (Christopher W. Rochester, Scott A. Mauger, and Adam J. Moule, Investigation the Morphology of Polymer / Fullerene Layers Coated Using Orthogonal Solvents. J. Phys. Chem. Since 2012 , 116, 7287-7292), the advantage of such a structure is facilitated transport and lower volume recombination of charges. However, due to the short exciton diffusion length, the effective thickness of the active layer in which charge separation occurs is 30 nm, which is insufficient for complete assimilation of the solar spectrum, since the required thickness of the polymer layer for complete assimilation of sunlight is ~ 100 nm.

Другой подход, позволяющий существенно увеличить площадь границы раздела фаз донора и акцептора, заключается в литографической печати (imprinting) пленок требуемой морфологии (

Figure 00000001
Mihi, Fiona J. Beck, Tania Lasanta, Arup K. Rath, and Gerasimos Konstantatos, Imprinted Electrodes for Enhanced Light Trapping in Solution Processed Solar Cells. Adv. Mater. 2014, 26, 443-448; Solar cell with enhanced efficiency, US №20100326499 A1, H01L 31/00, 30.12.2010; Solar cell with enhanced efficiency, ЕР №2254172 A2, H01L 51/42, 24.11.2010). Также для создания развитой морфологии поверхности используется ion beam treatment (Kondyurin, Alexey, and Marcela Bilek. Ion beam treatment of polymers: application aspects from medicine to space. Newnes, 2014). Таким способом можно получать пленки со стопками шестигранников, конусов, цилиндров, пирамид и других элементов заданного размера на поверхности, тем самым существенно повышая межфазную поверхность и степень диссоциации экситонов. Среди недостатков таких подходов можно перечислить высокие капитальные затраты на используемое оборудование, а также трудности формирования наноструктур с характерными размерами порядка 10 нм.Another approach, which allows to significantly increase the area of the interface between the donor and the acceptor, is lithographic printing (imprinting) of films of the desired morphology (
Figure 00000001
Mihi, Fiona J. Beck, Tania Lasanta, Arup K. Rath, and Gerasimos Konstantatos, Imprinted Electrodes for Enhanced Light Trapping in Solution Processed Solar Cells. Adv. Mater. 2014, 26, 443-448; Solar cell with enhanced efficiency, US No.20100326499 A1, H01L 31/00, 12/30/2010; Solar cell with enhanced efficiency, EP No. 2254172 A2, H01L 51/42, 11.24.2010). Ion beam treatment (Kondyurin, Alexey, and Marcela Bilek. Ion beam treatment of polymers: application aspects from medicine to space. Newnes, 2014) is also used to create a developed surface morphology. In this way, it is possible to obtain films with stacks of hexagons, cones, cylinders, pyramids, and other elements of a given size on the surface, thereby substantially increasing the interfacial surface and the degree of exciton dissociation. Among the shortcomings of such approaches, one can list the high capital costs of the equipment used, as well as the difficulties in forming nanostructures with characteristic sizes of the order of 10 nm.

Темплатный способ создания пористых структур является принципиально отличной от предыдущих подходов методикой, которая дает возможность получать пористые, в том числе упорядоченные структуры без использования дорогостоящего высоковакуумного оборудования (V.V. Guliants, М.А. Carreon, Y.S. Lin, Ordered mesoporous and macroporous inorganic films and membranes. Journal of Membrane Science 235 (2004) 53-72). Краткая схема методики состоит в следующем: предварительно синтезированные и осажденные микро- или наночастицы темплата, который может представлять собой неорганический оксид, алюмосиликат или органический полимер, пропитывают раствором или коллоидом, содержащим искомое соединение или его предшественник. При этом формируется композит [темплат + искомое соединение], после чего темплат удаляют любым подходящим способом, не нарушающим целостность искомого каркаса (отжиг, экстракция).The template method for creating porous structures is a fundamentally different technique from previous approaches, which makes it possible to obtain porous, including ordered structures without the use of expensive high-vacuum equipment (VV Guliants, M.A. Carreon, YS Lin, Ordered mesoporous and macroporous inorganic films and membranes Journal of Membrane Science 235 (2004) 53-72). A brief outline of the procedure is as follows: pre-synthesized and precipitated micro- or nanoparticles of the template, which may be an inorganic oxide, aluminosilicate, or organic polymer, are impregnated with a solution or colloid containing the desired compound or its precursor. In this case, a composite [template + desired compound] is formed, after which the template is removed by any suitable method that does not violate the integrity of the desired framework (annealing, extraction).

Темплатный подход с использованием полимерных микросфер был успешно применен для создания полимерных солнечных элементов с пористой морфологией пленок (Vohra V. (2012) Organic solar cells based on nanoporous P3HT obtained from self-assembled P3HT:PS templates. Journal of material chemistry, 22, 20017). В качестве темплата, как правило, используют микрочастицы полистирола или метилметакрилата диаметра 100-400 нм, а в качестве донорной фазы, которая формирует протяженный каркас - популярные в органической фотовольтаике поли(3-гексилтиофен-2,5-диил) (Р3НТ), poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',l',3'-benzothiadiazole)], poly[[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl]-2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl] (PCDTBT), poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2[(2ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7). Нанесение пленок темплата и донора/акцептора проводят различными техниками, самыми распространенными из которых считаются метод нанесения на вращающуюся подложку и погружения подложки в раствор. Удаление темплата проводят с помощью подходящего растворителя, например ТГФ, хлористого метилена или хинолина. Стоит заметить, что Р3НТ и его производные также могут подвергаться частичному растворению во время процедуры экстракции темплата, что может послужить причиной снижения эффективности солнечной батареи.The template approach using polymer microspheres has been successfully applied to create polymer solar cells with porous film morphology (Vohra V. (2012) Organic solar cells based on nanoporous P3HT obtained from self-assembled P3HT: PS templates. Journal of material chemistry, 22, 20017 ) As a rule, microparticles of polystyrene or methyl methacrylate with a diameter of 100-400 nm are used, and poly (3-hexylthiophen-2,5-diyl) (P3HT), poly, popular in organic photovoltaics, are used as the donor phase, which forms an extended framework [N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5- (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', l ', 3'-benzothiadiazole)], poly [[9 - (1-octylnonyl) -9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl] (PCDTBT), poly ( {4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [1,2-b: 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl} {3-fluoro-2 [(2ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl}) (PTB7). The application of films of the template and the donor / acceptor is carried out by various techniques, the most common of which are the method of applying to a rotating substrate and immersing the substrate in a solution. The template is removed using a suitable solvent, for example THF, methylene chloride or quinoline. It is worth noting that P3HT and its derivatives can also be partially dissolved during the template extraction procedure, which may cause a decrease in the efficiency of the solar battery.

Наиболее близким аналогом описываемого изобретения является способ создания пористой полимерной пленки темплатным методом с применением полистирольных сфер (Semiconductor thin films, WO 2010131011 A1, H01L 51/42, 18.11.2010). В указанном патенте описано создание пористой полимерной структуры по описанной выше методике: на подложку из полупроводника (FTO, ITO) наносят коллоидный кристалл - пространственно упорядоченный массив из полистирольных микросфер, затем пропитывают полученную пленку раствором органического прекурсора полупроводника, после чего полистирольные частицы удаляются горячей экстракцией подходящим растворителем. Характерный размер пор составил 50-100 нм, в зависимости от размера используемых полистирольных сфер. Далее пористую пленку из органического полупроводника пропитывают раствором полупроводника-акцептора и, таким образом, получают конечный продукт - фотовольтаическую ячейку. Недостатком данной методики является частичное растворение и разрушение/отслаивание полупроводниковой органической пленки при удалении темплата, что приводит к снижению эффективности солнечной батареи. Также размеры полистирольных темплатов, как правило, лежат в диапазоне >100 нм, что несколько превышает необходимые характерные размеры фаз для эффективного разделения зарядов.The closest analogue of the described invention is a method of creating a porous polymer film using the template method using polystyrene spheres (Semiconductor thin films, WO 2010131011 A1, H01L 51/42, 11/18/2010). This patent describes the creation of a porous polymer structure according to the method described above: a colloidal crystal is applied to a substrate from a semiconductor (FTO, ITO), a spatially ordered array of polystyrene microspheres, then the resulting film is impregnated with a solution of an organic semiconductor precursor, after which the polystyrene particles are removed by hot extraction with a suitable solvent. The characteristic pore size was 50-100 nm, depending on the size of the polystyrene spheres used. Next, a porous film of an organic semiconductor is impregnated with a semiconductor-acceptor solution and, thus, the final product is obtained - a photovoltaic cell. The disadvantage of this technique is the partial dissolution and destruction / peeling of the semiconductor organic film when the template is removed, which leads to a decrease in the efficiency of the solar battery. Also, the sizes of polystyrene templates, as a rule, lie in the range> 100 nm, which slightly exceeds the required characteristic phase sizes for efficient charge separation.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания оптимальной морфологии активного слоя в фотовольтаической ячейке.The present invention solves the problem of creating the optimal morphology of the active layer in the photovoltaic cell.

Задача решается путем создания пористой полимерной пленки с использованием в качестве темплатов неорганических частиц. Поскольку удаление неорганического темплата подразумевает обработку кислотами либо щелочами, полимерная фаза не будет претерпевать значительной трансформации или разрушения, как это может быть в случае обработки органическими растворителями. Также использование неорганических темплатов открывает более широкий спектр варьирования размеров и морфологии пор, вплоть до 10 нм в размере.The problem is solved by creating a porous polymer film using inorganic particles as templates. Since the removal of the inorganic template involves treatment with acids or alkalis, the polymer phase will not undergo significant transformation or destruction, as can be the case with treatment with organic solvents. Also, the use of inorganic templates opens up a wider range of variation in pore size and morphology, up to 10 nm in size.

При необходимости, процедура удаления неорганического темплата может быть опущена, если материал темплата представляет собой полупроводник, например, ZnO или TiO2.If necessary, the inorganic template removal procedure may be omitted if the template material is a semiconductor, for example, ZnO or TiO 2 .

Задача решается способом приготовления полимерных пленок для солнечных батарей (1 вариант), в котором полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц и полимера, с последующим удалением неорганического темплата путем обработки кислотами или щелочами, что приводит к формированию пор размером 10-100 нм, после кислотной или щелочной обработки, полученные пористые пленки промывают деионизированной водой до полного удаления ионов, затем на полученный мезопористый полимерный слой наносят акцепторный материал.The problem is solved by the method of preparing polymer films for solar cells (option 1), in which polymer films are prepared by applying a template layer consisting of inorganic particles and a polymer to the substrate, followed by removal of the inorganic template by treatment with acids or alkalis, which leads to the formation of pores of size 10-100 nm, after acid or alkaline treatment, the resulting porous films are washed with deionized water until the ions are completely removed, then the resulting mesoporous polymer layer is applied t acceptor material.

Мезопористые полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц, с последующим заполнением промежутков между частицами полимером или методом совместного нанесения смеси неорганического темплата и полимера.Mesoporous polymer films are prepared by applying a template layer of inorganic particles to the substrate, followed by filling the gaps between the particles with a polymer or by applying a mixture of an inorganic template and a polymer together.

Для нанесения темплата, полимера и акцепторного материала могут быть использованы методы spin-coating, вертикального осаждения, химического осаждения из газовой фазы, электрохимического осаждения, вакуумного напыления и любые другие методы нанесения пленок.For applying the template, polymer and acceptor material, spin-coating, vertical deposition, chemical vapor deposition, electrochemical deposition, vacuum deposition, and any other film deposition methods can be used.

В качестве акцепторного материала можно использовать производные фуллеренов С60, либо С70 из подходящего растворителя, в котором не растворяется полимер, для того, чтобы не разрушить мезопористую структуру полимера или в качестве акцептора могут выступать перилен диимид PDI и его производные, а также дикетопирролопиррол DPP.Derivatives of fullerenes C60 or C70 from a suitable solvent in which the polymer is not soluble can be used as an acceptor material in order not to destroy the mesoporous structure of the polymer or PDI perylene diene and its derivatives, as well as diketopyrrolopyrrol DPP, can act as an acceptor.

В качестве полимера могут быть использованы Р3НТ (Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)), РТВ7 (Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl})), PCDTBT (Poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)], Poly[[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl]-2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]) и др.As the polymer, P3HT (Poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl)), PTB7 (Poly ({4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [1,2-b: 4, 5-b '] dithiophene-2,6-diyl} {3-fluoro-2 - [(2-ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl})), PCDTBT (Poly [N-9'- heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5- (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole)], Poly [[9- (1-octylnonyl) -9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]) and others.

В качестве подложки могут быть использованы ITO (оксид индия-олова), FTO (допированный фтором оксид оловаAs a substrate, ITO (indium-tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide) can be used

В качестве неорганических темплатов для приготовления мезопористого полимерного слоя могут быть использованы частицы размером 10-300 нм, а именно, оксид кремния, алюмосиликаты, алюмофосфаты, цеолиты, оксиды титана, циркония, железа, кобальта, никеля, и другие оксиды, а также любые их комбинации.As inorganic templates for the preparation of the mesoporous polymer layer, particles of 10-300 nm in size can be used, namely, silicon oxide, aluminosilicates, aluminophosphates, zeolites, oxides of titanium, zirconium, iron, cobalt, nickel, and other oxides, as well as any of them combinations.

В качестве неорганических темплатов могут быть использованы монодисперсные наночастицы оксидов.Monodispersed nanoparticles of oxides can be used as inorganic templates.

Для удаления неорганического темплата могут применяться методы обработки композитных пленок любыми кислотами или щелочами, в том числе соляной, серной, азотной, фосфорной кислотами и гидроксидами натрия и калия, с последующим промыванием пленки деионизованной водой.To remove the inorganic template, methods can be used to treat composite films with any acids or alkalis, including hydrochloric, sulfuric, nitric, phosphoric acids and sodium and potassium hydroxides, followed by washing the film with deionized water.

Задача решается также способом приготовления полимерных пленок для солнечных батарей (2 вариант), характеризующийся тем, что полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц и полимера, затем на полученный мезопористый полимерный слой наносят акцепторный материал.The problem is also solved by the method of preparing polymer films for solar cells (option 2), characterized in that the polymer films are prepared by applying a template layer consisting of inorganic particles and a polymer to the substrate, then an acceptor material is applied to the obtained mesoporous polymer layer.

Мезопористые полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц, и с последующим заполнением промежутков между частицами полимером или методом совместного нанесения смеси неорганического темплата и полимера.Mesoporous polymer films are prepared by applying a template layer consisting of inorganic particles to the substrate and then filling the gaps between the particles with a polymer or by applying a mixture of an inorganic template and polymer together.

Для нанесения темплата, полимера и акцепторного материала могут быть использованы методы spin-coating, вертикального осаждения, химического осаждения из газовой фазы, электрохимического осаждения, вакуумного напыления и любые другие методы нанесения пленок.For applying the template, polymer and acceptor material, spin-coating, vertical deposition, chemical vapor deposition, electrochemical deposition, vacuum deposition, and any other film deposition methods can be used.

В качестве акцепторного материала можно использовать производные фуллеренов С60, либо С70 из подходящего растворителя, в котором не растворяется полимер, для того, чтобы не разрушить мезопористую структуру полимера или в качестве акцептора могут выступать перилен диимид PDI и его производные, а также дикетопирролопиррол DPP.Derivatives of fullerenes C60 or C70 from a suitable solvent in which the polymer is not soluble can be used as an acceptor material in order not to destroy the mesoporous structure of the polymer or PDI perylene diene and its derivatives, as well as diketopyrrolopyrrol DPP, can act as an acceptor.

В качестве полимера могут быть использованы Р3НТ, РТВ7, PCDTBT и др.As the polymer, P3HT, PTB7, PCDTBT, etc. can be used.

В качестве подложки могут быть использованы ITO (оксид индия-олова), FTO (дотированный фтором оксид олова).As a substrate, ITO (indium-tin oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide) can be used.

В качестве неорганических темплатов для приготовления мезопористого полимерного слоя могут быть использованы частицы размером 10-300 нм, а именно, оксиды цинка, титана, циркония, железа, кобальта, никеля, и другие оксиды переходных металлов, а также любые их комбинации.As inorganic templates for the preparation of the mesoporous polymer layer, particles of 10-300 nm in size can be used, namely, oxides of zinc, titanium, zirconium, iron, cobalt, nickel, and other transition metal oxides, as well as any combination thereof.

В качестве неорганических темплатов могут быть использованы монодисперсные наночастицы оксидов.Monodispersed nanoparticles of oxides can be used as inorganic templates.

Технический результат - получение полимерных пленок с размером пор 10-100 нм.EFFECT: obtaining polymer films with a pore size of 10-100 nm.

Поставленная задача решается путем последовательного нанесения слоя неорганических наночастиц и полимерного слоя с последующим удалением неорганического темплата путем обработки кислотами или щелочами, что приводит к формированию пор размером 10-100 нм. После кислотной или щелочной обработки пористые пленки промывают деионизированной водой до полного удаления ионов. Затем на полученный мезопористый полимерный слой наносятся производные фуллеренов С60, либо С70 из подходящего растворителя, в котором не растворяется полимер, для того чтобы не разрушить мезопористую структуру полимера. Вместо производных фуллеренов в качестве акцептора могут выступать перилен диимид PDI и его производные, а также дикетопирролопиррол DPP.The problem is solved by sequentially applying a layer of inorganic nanoparticles and a polymer layer, followed by removal of the inorganic template by treatment with acids or alkalis, which leads to the formation of pores 10-100 nm in size. After acid or alkaline treatment, the porous films are washed with deionized water until the ions are completely removed. Then, derivatives of C60 or C70 fullerenes from a suitable solvent in which the polymer does not dissolve are applied onto the obtained mesoporous polymer layer so as not to destroy the mesoporous polymer structure. Instead of fullerene derivatives, PDI perylene and its derivatives, as well as diketopyrrolopyrrole DPP, can act as acceptors.

Преимуществом данной структуры является большая граница раздела фаз по сравнению с бислойной фотовольтаической ячейкой, и упорядоченность по сравнению со структурой с объемным гетеропереходом, за счет чего улучшается транспорт зарядов до электродов.The advantage of this structure is a large phase boundary compared to a bilayer photovoltaic cell, and orderliness compared to a structure with a bulk heterojunction, which improves charge transport to the electrodes.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и иллюстрациями.The invention is illustrated by the following examples and illustrations.

Описание рисунков.Description of the drawings.

Фиг. 1 (а, б). Пленка из наноцеолитов FeZSM-5 (а) и пористая пленка поли(3-гексилтиофен) (б) после удаления цеолитных темплатов.FIG. 1 (a, b). A film of FeZSM-5 nano zeolites (a) and a porous poly (3-hexylthiophene) film (b) after removal of zeolite templates.

Фиг. 2 (а, б). Пленка из наноцеолитов β (а) и пористая пленка поли(3-гексилтиофен) (б) после удаления цеолитных темплатовFIG. 2 (a, b). The film of β (a) nanozeolites and the poly (3-hexylthiophene) porous film (b) after removal of zeolite templates

1 вариант.1 option.

Пример 1.Example 1

Наноцеолиты FeZSM-5 (суспензия в этаноле, 0,06 г/л), приготовленные по разработанной авторами методике (Sashkina K.А. (2013) Hierarchical zeolite FeZSM-5 as a heterogeneous Fenton-type catalyst. Journal of Catalysis, 299, 44-52), наносят методом spin coating (суспензию цеолитов капали на вращающуюся подложку) при скорости вращения 2500 об/мин. Затем на полученную пленку цеолитных темплатов (Фиг. 1а) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле, при скорости вращения подложки 1000 rpm. Для удаления цеолитов из композита поли(3-гексилтиофен)/цеолит образец помещают в 4 М раствор гидроксида натрия и выдерживают при 50°C в течение 60 мин. Затем образец промывают деионизированной водой и сушат при комнатной температуре в атмосфере Ar. Затем на полученную пористую полимерную пленку (Фиг. 1b) наносят акцептор - производное фуллерена РСВМ из хлористого метилена - и сушат в бескислородной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.FeZSM-5 nano-zeolites (suspension in ethanol, 0.06 g / l) prepared according to the method developed by the authors (Sashkina K.A. (2013) Hierarchical zeolite FeZSM-5 as a heterogeneous Fenton-type catalyst. Journal of Catalysis, 299, 44-52), applied by the spin coating method (a suspension of zeolites dripped onto a rotating substrate) at a rotation speed of 2500 rpm. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the obtained zeolite template film (Fig. 1a) at a substrate rotation speed of 1000 rpm. To remove zeolites from a poly (3-hexylthiophene) / zeolite composite, the sample is placed in a 4 M sodium hydroxide solution and kept at 50 ° C for 60 minutes. The sample was then washed with deionized water and dried at room temperature in an Ar atmosphere. Then, an acceptor, a fullerene derivative of PCBM from methylene chloride, is applied to the obtained porous polymer film (Fig. 1b) and dried in an oxygen-free atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается полимерная пленка с размером пор 30-100 нм.As the final product, a polymer film with a pore size of 30-100 nm is obtained.

Пример 2.Example 2

Наноцеолиты бета (водная суспензия 0,2 г/л) наносят методом spin coating на подложку при скорости вращения 2500 об/мин. Затем на полученную пленку цеолитов (Фиг. 2а) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле при скорости вращения подложки 1000 rpm. Выбор концентрации полимера зависит от толщины требуемого полимерного слоя. Для вымывания цеолитов полученный образец помещают в 4 М раствор гидроксида натрия при 50°C в течение 60 мин. Затем образец промывают деионизированной водой и сушат при температуре 50°C в атмосфере Ar. Затем на полученную пористую полимерную пленку (Фиг. 26) наносят акцептор - производное фуллерена РСВМ и сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 19 мин.Beta nano-zeolites (aqueous suspension 0.2 g / L) are applied by spin coating on a substrate at a rotation speed of 2500 rpm. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene at a substrate rotation speed of 1000 rpm is applied to the obtained zeolite film (Fig. 2a). The choice of polymer concentration depends on the thickness of the desired polymer layer. To wash the zeolites, the resulting sample is placed in a 4 M sodium hydroxide solution at 50 ° C for 60 minutes. Then the sample is washed with deionized water and dried at a temperature of 50 ° C in an atmosphere of Ar. Then, an acceptor, a PCBM fullerene derivative, is applied to the obtained porous polymer film (Fig. 26) and dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 19 min.

В качестве конечного продукта получается полимерная пленка с размером пор 20-100 нм.As the final product, a polymer film with a pore size of 20-100 nm is obtained.

Пример 3.Example 3

Монодисперсные наносферы SiO2 (водная суспензия 0,25 г/л) размером 30 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку SiO2 методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Для вымывания SiO2 полученный образец помещают в 4 М раствор гидроксида натрия при 50°C в течение 60 мин. Затем образец промывают деионизированной водой. После из хлористого метилена наносят акцептор - производное фуллерена РСВМ. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.Monodisperse SiO 2 nanospheres (aqueous suspension 0.25 g / L) of 30 nm in size are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the obtained SiO 2 film by spin-coating (1000 rpm). To wash SiO 2, the resulting sample was placed in a 4 M sodium hydroxide solution at 50 ° C for 60 min. Then the sample is washed with deionized water. Then, an acceptor, a derivative of PCBM fullerene, is applied from methylene chloride. Then, the obtained sample was dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается полимерная пленка с размером пор 20-100 нм.As the final product, a polymer film with a pore size of 20-100 nm is obtained.

Пример 4.Example 4

Наночастицы алюмосиликата (водная суспензия, 0,3 г/л) размером 20 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку алюмосиликата методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Для вымывания алюмосиликатов полученный образец помещают в 4 М раствор гидроксида натрия при 50°C в течение 60 мин. Затем образец промывают деионизированной водой. После из хлористого метилена наносят акцептор - производное фуллерена РСВМ. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 150°C в течение 10 мин.Aluminosilicate nanoparticles (aqueous suspension, 0.3 g / l) of size 20 nm are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the obtained aluminosilicate film by spin-coating (1000 rpm). To wash aluminosilicates, the obtained sample was placed in a 4 M sodium hydroxide solution at 50 ° C for 60 min. Then the sample is washed with deionized water. Then, an acceptor, a derivative of PCBM fullerene, is applied from methylene chloride. The resulting sample was then dried in a neutral atmosphere at 150 ° C for 10 minutes.

В качестве конечного продукта получается полимерная пленка с размером пор 20-100 нм.As the final product, a polymer film with a pore size of 20-100 nm is obtained.

Пример 5.Example 5

Наночастицы оксида железа (водная суспензия, 0,2 г/л) размером 30 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку оксида железа методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Для вымывания оксида железа полученный образец помещают в 1 М раствор соляной кислоты при 40°C в течение 60 мин. Затем образец промывают деионизированной водой. После из хлористого метилена наносили акцептор - производное фуллерена РСВМ. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.Iron oxide nanoparticles (aqueous suspension, 0.2 g / l) of 30 nm in size are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the resulting iron oxide film by spin-coating (1000 rpm). To wash out iron oxide, the obtained sample was placed in a 1 M hydrochloric acid solution at 40 ° C for 60 min. Then the sample is washed with deionized water. Then, an acceptor, a derivative of PCBM fullerene, was applied from methylene chloride. Then, the obtained sample was dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается полимерная пленка с размером пор 20-100 нм.As the final product, a polymer film with a pore size of 20-100 nm is obtained.

Пример 6.Example 6

Наночастицы оксида кобальта (водная суспензия, 0,25 г/л) размером 20 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку оксида кобальта методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Для вымывания оксида кобальта полученный образец помещают в 1 М раствор соляной кислоты при 40°C в течение 60 мин. Затем образец промывают деионизированной водой. После из хлористого метилена наносят акцептор - производное фуллерена РСВМ. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.Cobalt oxide nanoparticles (aqueous suspension, 0.25 g / l) of size 20 nm are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the obtained cobalt oxide film by spin-coating (1000 rpm). To wash cobalt oxide, the obtained sample is placed in a 1 M hydrochloric acid solution at 40 ° C for 60 min. Then the sample is washed with deionized water. Then, an acceptor, a derivative of PCBM fullerene, is applied from methylene chloride. Then, the obtained sample was dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается полимерная пленка с размером пор 20-100 нм.As the final product, a polymer film with a pore size of 20-100 nm is obtained.

2 вариантOption 2

Пример 7.Example 7

Наночастицы диоксида титана (водная суспензия, 0,25 г/л) размером 10-100 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку диоксида титана методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.Titanium dioxide nanoparticles (aqueous suspension, 0.25 g / l) of size 10-100 nm are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the obtained titanium dioxide film by spin-coating (1000 rpm). Then, the obtained sample was dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается композитная пленка, содержащая высокодисперсные фазы акцептора (диоксида титана) и донора (поли(3-гексилтиофена)) с характерным размером 10-100 нм.As the final product, a composite film is obtained containing highly dispersed phases of an acceptor (titanium dioxide) and a donor (poly (3-hexylthiophene)) with a characteristic size of 10-100 nm.

Пример 8.Example 8

Наночастицы оксида цинка (водная суспензия, 0,25 г/л) размером 10-100 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку оксида цинка методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.Zinc oxide nanoparticles (aqueous suspension, 0.25 g / l) of size 10-100 nm are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the obtained zinc oxide film by spin-coating (1000 rpm). Then, the obtained sample was dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается композитная пленка, содержащая высоко дисперсные фазы акцептора (оксида цинка) и донора (поли(3-гексилтиофена)) с характерным размером 10-100 нм.As a final product, a composite film is obtained containing highly dispersed phases of an acceptor (zinc oxide) and a donor (poly (3-hexylthiophene)) with a characteristic size of 10-100 nm.

Пример 9.Example 9

Наночастицы смешанного оксида цинка-титана (водная суспензия, 0,25 г/л) размером 10-100 нм наносят на подложку методом вертикального осаждения. Затем на полученную пленку смешанного оксида методом spin-coating (1000 rpm) наносят поли(3-гексилтиофен), растворенный в хлорбензоле. Затем полученный образец сушат в нейтральной атмосфере при 120°C в течение 10 мин.Mixed zinc-titanium oxide nanoparticles (aqueous suspension, 0.25 g / l) of size 10-100 nm are applied to the substrate by vertical deposition. Then, poly (3-hexylthiophene) dissolved in chlorobenzene is applied to the resulting mixed oxide film by spin-coating (1000 rpm). Then, the obtained sample was dried in a neutral atmosphere at 120 ° C for 10 min.

В качестве конечного продукта получается композитная пленка, содержащая высокодисперсные фазы акцептора (смешанного оксида цинка-титана) и донора (поли(3-гексилтиофена)) с характерным размером 10-100 нм.As a final product, a composite film is obtained containing highly dispersed phases of an acceptor (mixed zinc-titanium oxide) and a donor (poly (3-hexylthiophene)) with a characteristic size of 10-100 nm.

Claims (17)

1. Способ приготовления полимерных пленок для солнечных батарей, характеризующийся тем, что полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц и полимера, с последующим удалением неорганического темплата путем обработки кислотами или щелочами, что приводит к формированию пор размером 10-100 нм, после кислотной или щелочной обработки полученные пористые пленки промывают деионизированной водой до полного удаления ионов, затем на полученный мезопористый полимерный слой наносят акцепторный материал.1. A method of preparing polymer films for solar cells, characterized in that the polymer films are prepared by applying a template layer of inorganic particles and a polymer to the substrate, followed by removal of the inorganic template by treatment with acids or alkalis, which leads to the formation of pores with a size of 10 100 nm, after acid or alkaline treatment, the resulting porous films are washed with deionized water until the ions are completely removed, then acceptor is applied to the obtained mesoporous polymer layer ny material. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мезопористые полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц, с последующим заполнением промежутков между частицами полимером или методом совместного нанесения смеси неорганического темплата и полимера.2. The method according to p. 1, characterized in that the mesoporous polymer films are prepared by applying to the substrate a layer of a template consisting of inorganic particles, followed by filling the gaps between the particles with a polymer or by the method of co-applying a mixture of an inorganic template and a polymer. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для нанесения темплата, полимера и акцепторного материала могут быть использованы методы spin-coating, вертикального осаждения, химического осаждения из газовой фазы, электрохимического осаждения, вакуумного напыления и любые другие методы нанесения пленок.3. The method according to p. 1, characterized in that for applying the template, polymer and acceptor material can be used methods of spin-coating, vertical deposition, chemical deposition from the gas phase, electrochemical deposition, vacuum deposition and any other methods of applying films. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве акцепторного материала можно использовать производные фуллеренов С60, либо С70 из подходящего растворителя, в котором не растворяется полимер, для того, чтобы не разрушить мезопористую структуру полимера или в качестве акцептора могут выступать перилен диимид PDI и его производные, а также дикетопирролопиррол DPP.4. The method according to p. 1, characterized in that, as the acceptor material, C60 or C70 fullerene derivatives from a suitable solvent in which the polymer is not soluble can be used so as not to destroy the mesoporous polymer structure or perylene can act as an acceptor PDI diimide and its derivatives, as well as diketopyrrolopyrrol DPP. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимера могут быть использованы Р3НТ (Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)), РТВ7 (Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[l,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl})), PCDTBT (Poly[N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)], Poly[[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl]-2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]) и др.5. The method according to p. 1, characterized in that as the polymer can be used P3HT (Poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl)), PTB7 (Poly ({4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [l, 2-b: 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl} {3-fluoro-2 - [(2-ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl} )), PCDTBT (Poly [N-9'-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5- (4 ', 7'-di-2-thienyl-2', 1 ', 3'-benzothiadiazole) ], Poly [[9- (1-octylnonyl) -9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl] ) and etc. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве подложки могут быть использованы ITO (оксид индия-олова), FTO (допированный фтором оксид олова).6. The method according to p. 1, characterized in that ITO (indium-tin oxide), FTO (doped with fluorine tin oxide) can be used as a substrate. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неорганических темплатов для приготовления мезопористого полимерного слоя могут быть использованы частицы размером 10-300 нм, а именно, оксид кремния, алюмосиликаты, алюмофосфаты, цеолиты, оксиды титана, циркония, железа, кобальта, никеля, и другие оксиды, а также любые их комбинации.7. The method according to p. 1, characterized in that as inorganic templates for the preparation of the mesoporous polymer layer can be used particles with a size of 10-300 nm, namely silicon oxide, aluminosilicates, aluminophosphates, zeolites, oxides of titanium, zirconium, iron, cobalt, nickel, and other oxides, as well as any combination thereof. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве неорганических темплатов могут быть использованы монодисперсные наночастицы оксидов.8. The method according to p. 7, characterized in that as inorganic templates can be used monodisperse nanoparticles of oxides. 9. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для удаления неорганического темплата могут применяться методы обработки композитных пленок любыми кислотами или щелочами, в том числе соляной, серной, азотной, фосфорной кислотами и гидроксидами натрия и калия, с последующим промыванием пленки деионизованной водой.9. The method according to p. 1, characterized in that to remove the inorganic template can be applied methods of processing composite films with any acids or alkalis, including hydrochloric, sulfuric, nitric, phosphoric acids and sodium and potassium hydroxides, followed by washing the film with deionized water . 10. Способ приготовления полимерных пленок для солнечных батарей, характеризующийся тем, что полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц и полимера, затем на полученный мезопористый полимерный слой наносят акцепторный материал.10. A method of preparing polymer films for solar cells, characterized in that the polymer films are prepared by applying a template layer of inorganic particles and a polymer to the substrate, then an acceptor material is applied to the obtained mesoporous polymer layer. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что мезопористые полимерные пленки готовят путем нанесения на подложку слоя темплата, состоящего из неорганических частиц, и с последующим заполнением промежутков между частицами полимером или методом совместного нанесения смеси неорганического темплата и полимера.11. The method according to p. 10, characterized in that the mesoporous polymer films are prepared by applying to the substrate a layer of a template consisting of inorganic particles, and then filling the gaps between the particles with a polymer or by applying a mixture of an inorganic template and a polymer together. 12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что для нанесения темплата, полимера и акцепторного материала могут быть использованы методы spin-coating, вертикального осаждения, химического осаждения из газовой фазы, электрохимического осаждения, вакуумного напыления и любые другие методы нанесения пленок.12. The method according to p. 10, characterized in that for applying the template, polymer and acceptor material can be used methods of spin-coating, vertical deposition, chemical deposition from the gas phase, electrochemical deposition, vacuum deposition and any other methods of applying films. 13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве акцепторного материала можно использовать производные фуллеренов С60, либо С70 из подходящего растворителя, в котором не растворяется полимер, для того, чтобы не разрушить мезопористую структуру полимера или в качестве акцептора могут выступать перилен диимид PDI и его производные, а также дикетопирролопиррол DPP.13. The method according to p. 10, characterized in that C60 or C70 fullerene derivatives from a suitable solvent in which the polymer is not soluble can be used as an acceptor material, so as not to destroy the mesoporous polymer structure or perylene can act as an acceptor PDI diimide and its derivatives, as well as diketopyrrolopyrrol DPP. 14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве полимера могут быть использованы Р3НТ, РТВ7, PCDTBT и др.14. The method according to p. 10, characterized in that as the polymer can be used P3HT, PTB7, PCDTBT, etc. 15. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве подложки могут быть использованы ITO (оксид индия-олова), FTO (допированный фтором оксид олова).15. The method according to p. 10, characterized in that ITO (indium-tin oxide), FTO (doped with fluorine tin oxide) can be used as a substrate. 16. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве неорганических темплатов для приготовления мезопористого полимерного слоя могут быть использованы частицы размером 10-300 нм, а именно, оксиды цинка, титана, циркония, железа, кобальта, никеля, и другие оксиды переходных металлов, а также любые их комбинации.16. The method according to p. 10, characterized in that as inorganic templates for the preparation of the mesoporous polymer layer can be used particles with a size of 10-300 nm, namely, oxides of zinc, titanium, zirconium, iron, cobalt, nickel, and other oxides transition metals, as well as any combination thereof. 17. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве неорганических темплатов могут быть использованы монодисперсные наночастицы оксидов.17. The method according to p. 10, characterized in that as inorganic templates can be used monodisperse nanoparticles of oxides.
RU2016109723A 2016-03-17 2016-03-17 Method of preparing polymer films for solar batteries (versions) RU2623717C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109723A RU2623717C1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Method of preparing polymer films for solar batteries (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109723A RU2623717C1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Method of preparing polymer films for solar batteries (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623717C1 true RU2623717C1 (en) 2017-06-28

Family

ID=59312630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109723A RU2623717C1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Method of preparing polymer films for solar batteries (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623717C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806180C1 (en) * 2023-05-03 2023-10-27 Ооо "Сангелиант" METHOD FOR MANUFACTURING FLEXIBLE SOLAR CELLS WITH CdTe ABSORBING LAYER ON POLYMER FILM

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004001926A2 (en) * 2002-06-22 2003-12-31 Nanosolar, Inc. Nano-architected/assembled solar electricity cell
WO2009026592A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Research Foundation Of The City University Of New York Method of eliminating and monitoring the elimination of aluminum oxide and other materials at the base of pores in porous anodized aluminum
WO2010131011A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 University Of Warwick Semiconductor thin films
WO2011125024A1 (en) * 2010-04-05 2011-10-13 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Improved electrode
US20140004709A1 (en) * 2009-07-03 2014-01-02 National Tsing Hua University Antireflection structures with an exceptional low refractive index and devices containing the same
WO2014132076A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Isis Innovation Limited Semiconducting layer production process
RU2543982C2 (en) * 2013-07-10 2015-03-10 Ирина Юрьевна Сапурина Method of obtaining composite polymer-carbon electrode material with high electrochemical capacity

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004001926A2 (en) * 2002-06-22 2003-12-31 Nanosolar, Inc. Nano-architected/assembled solar electricity cell
WO2009026592A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Research Foundation Of The City University Of New York Method of eliminating and monitoring the elimination of aluminum oxide and other materials at the base of pores in porous anodized aluminum
WO2010131011A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 University Of Warwick Semiconductor thin films
US20140004709A1 (en) * 2009-07-03 2014-01-02 National Tsing Hua University Antireflection structures with an exceptional low refractive index and devices containing the same
WO2011125024A1 (en) * 2010-04-05 2011-10-13 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Improved electrode
WO2014132076A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Isis Innovation Limited Semiconducting layer production process
RU2543982C2 (en) * 2013-07-10 2015-03-10 Ирина Юрьевна Сапурина Method of obtaining composite polymer-carbon electrode material with high electrochemical capacity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806180C1 (en) * 2023-05-03 2023-10-27 Ооо "Сангелиант" METHOD FOR MANUFACTURING FLEXIBLE SOLAR CELLS WITH CdTe ABSORBING LAYER ON POLYMER FILM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI514606B (en) Solar cell comprising light absorption structure
CN101609870B (en) Organic solar cell and method for manufacturing same
Xue et al. Highly efficient fullerene/perovskite planar heterojunction solar cells via cathode modification with an amino-functionalized polymer interlayer
KR101461634B1 (en) High―efficiency Inorganic―Organic Hybrid Solar Cells and Their Fabrication Methods
Chen et al. Conjugated polymer nanostructures for organic solar cell applications
Guo et al. High efficiency polymer solar cells based on poly (3-hexylthiophene)/indene-C 70 bisadduct with solvent additive
Helgesen et al. Advanced materials and processes for polymer solar cell devices
Chang et al. Enhanced performance and stability of a polymer solar cell by incorporation of vertically aligned, cross-linked fullerene nanorods
Pan et al. Environmentally friendly preparation of nanoparticles for organic photovoltaics
EP3132474B1 (en) Hole conduction layer
US11854751B2 (en) Light-transmitting electrode having carbon nanotube film, solar cell, method for producing light-transmitting electrode having carbon nanotube film, and method for manufacturing solar cell
TWI514609B (en) Manufacturing method of solar cell
Liang et al. Enhanced performance of perovskite solar cells based on vertical TiO2 nanotube arrays with full filling of CH3NH3PbI3
Kim et al. Enhancing the optical properties using hemisphere TiO2 photonic crystal as the electron acceptor for perovskite solar cell
CN105870341A (en) Method for improving growth quality of perovskite crystal and solar cell device
Li et al. Solvents induced ZnO nanoparticles aggregation associated with their interfacial effect on organic solar cells
Umeyama et al. A chemical approach to perovskite solar cells: control of electron-transporting mesoporous TiO 2 and utilization of nanocarbon materials
JP2010512629A (en) Method for producing porous semiconductor layer film on substrate
CN106480422A (en) A kind of method preparing polycrystalline perovskite thin film and solar cell device
Ding et al. Quantitative analysis of the size effect of room temperature nanoimprinted P3HT nanopillar arrays on the photovoltaic performance
Bhongale et al. All-organic solution processed solar cells based on terephthaladehyde self-assembled monolayer
RU2623717C1 (en) Method of preparing polymer films for solar batteries (versions)
CN104465991B (en) Organic solar cell based on tungsten disulfide nanosheet materials and manufacturing method thereof
Dissanayake et al. The fabrication and analysis of a PbS nanocrystal: C60 bilayer hybrid photovoltaic system
Sun et al. Rapid and Complete Conversion of CH3NH3PbI3 for Perovskite/C60 Planar‐Heterojunction Solar Cells by Two‐Step Deposition