复合材料、有机太阳能电池阳极界面层材料及其制备方法和有机太阳能电池与流程

本公开涉及光伏材料，具体地，涉及一种复合材料、有机太阳能电池阳极界面层材料及其制备方法和有机太阳能电池。

背景技术：

1、国家大力加快清洁能源的研发与建设，光伏发电项目便是其中之一。初代太阳能电池主要是硅基太阳能电池，现已得到大面积投入使用，但硅源的储备有限以及制备成本高昂促使新型太阳能电池的诞生。有机太阳能电池(organic solar cells，简称osc)作为新型太阳能电池的一员，因其制备成本低，可大面积制备而广受关注。它可印刷在柔性基板上，应用在生活中各类建筑外墙，从而有效提高居民利用太阳能发电的使用比例。然而仍存在诸多现实问题制约着有机太阳能电池的商业化使用，例如转化效率低下，器件性能不稳定，而改善活性层与电极之间的能级匹配与界面接触正是解决这些问题的关键。研究发现，通过对电极进行合理化修饰，引入阳极界面材料，对电极的功函数进行调整，改善电极与活性层的界面接触，便能有望实现器件性能提高的目的。

2、阳极界面层材料是一种用于有机太阳能电池的阳极/活性层界面的功能性修饰材料，其能够抑制光生激子在阳极/活性层界面的淬灭，提高光生空穴从给体的最高占有分子轨道(homo)能级至阳极的传输能力。因此，对于优化有机太阳能电池的能量转换效率和器件性能而言，选用合适的阳极界面层材料将起到至关重要的作用。目前广泛使用的pedot：pss材料由于其强酸性与吸湿性满足不了器件长期稳定性的要求，而mos2以及氧化石墨烯go等无机半导体的应用虽有利于稳定性的提高，但现有报道的合成方法局限于液相剥离、水热合成和hummers法，其制备过程往往伴随着大功率超声，制备工艺不可控等问题；hummers法制备go使用大量强酸及强氧化剂，过程危险且清洗繁杂。目前文献尚未有报道非晶石墨烯在有机太阳能电池中的应用，而碳材料与二硫化钼复合材料作界面层的报道也仅限于石墨烯复合二硫化钼，综上，需要研究一种易于制备且具有良好性能的非晶石墨烯和二硫化钼复合材料的方法。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种复合材料、有机太阳能电池阳极界面层材料及其制备方法和有机太阳能电池，该制备方法操作简单，易于产业化。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种制备非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料的方法，所述方法包括：使石墨烯、二硫化钼和丙酮进行接触反应，得到固体混合物；所述接触反应的温度在60℃以上。

3、可选地，所述石墨烯由石墨材料通过液相剥离得到；所述石墨材料包括微晶石墨、鳞片石墨和合成石墨中的一种或多种。

4、可选地，所述接触反应的条件包括接触温度为60～120℃，优选为90～110℃；接触时间为24～60h，优选为30～55h。

5、可选地，所述石墨烯与所述二硫化钼的质量比为1：(1～6)，优选为1：(2～4)；所述丙酮与所述二硫化钼的质量比为(1～10)：1，优选为(1～5)：1。

6、本公开的第二方面提供一种由本公开第一方面所述方法制备的非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料。

7、本公开的第三方面提供一种非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料，所述复合材料包括非晶石墨烯和二硫化钼，以所述复合材料的重量为基准，所述二硫化钼的重量含量为0.1～20重量％。

8、可选地，以所述复合材料的重量为基准，所述非晶石墨烯的重量含量为70～99重量％，所述非晶石墨烯中氧的重量含量为7～15重量％。

9、可选地，在所述复合材料的xrd图谱中，在2θ为20～22°处出现馒头峰。

10、可选地，在所述复合材料的raman光谱中，id/ig的值在0.55以上，在1280～1300cm-1和1360～1380cm-1处分别出现光谱峰。

11、本公开的第四方面提供一种有机太阳能电池阳极界面层材料，所述有机太阳能电池阳极界面层材料包括本公开第三方面所述的复合材料。

12、本公开的第五方面提供一种制备有机太阳能电池阳极界面层材料的方法，所述方法包括将本公开第三方面所述的复合材料进行超声处理、旋涂、退火处理和紫外臭氧处理中的一种或多种。

13、可选地，所述方法包括将所述复合材料依次进行超声处理、旋涂、退火处理和紫外臭氧处理；

14、所述超声处理包括将所述复合材料与溶剂进行超声，得到复合材料的分散液；所述超声时间为0.5～2h，超声功率为50～1000w；所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；所述复合材料的分散液的浓度为0.4～10mg/ml；

15、所述退火处理的条件包括退火温度为120～180℃，退火时间为1～30min；

16、所述紫外臭氧处理的条件包括处理时间为1～30min。

17、本公开的第六方面提供一种有机太阳能电池，所述有机太阳能电池包括玻璃层，阳极界面层，活性层和阴极界面层；所述阳极界面层包括本公开第四方面所述的有机太阳能电池阳极界面层材料。

18、通过上述技术方案，本公开通过使丙酮、mos2和石墨烯在特定温度下反应产生非晶石墨烯，得到非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料。本公开的制备方法简单，易于产业化，制得的非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料具有较高的导电性和可调性功函数，能有效传输空穴，进而提高有机太阳能电池的转换效率。

19、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种制备非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括：使石墨烯、二硫化钼和丙酮进行接触反应，得到固体混合物；所述接触反应的温度在60℃以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯由石墨材料通过液相剥离得到；

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触反应的条件包括接触温度为60～120℃，优选为90～110℃；接触时间为24～60h，优选为30～55h。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石墨烯与所述二硫化钼的质量比为1：(1～6)，优选为1：(2～4)；所述丙酮与所述二硫化钼的质量比为(1～10)：1，优选为(1～5)：1。

5.权利要求1～4中任一项所述方法制备的非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料。

6.一种非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括非晶石墨烯和二硫化钼；以所述复合材料的重量为基准，所述二硫化钼的重量含量为0.1～20重量％。

7.根据权利要求6所述的复合材料，其中，以所述复合材料的重量为基准，所述非晶石墨烯的重量含量为70～99重量％，所述非晶石墨烯中氧的重量含量为7～15重量％。

8.根据权利要求6所述的复合材料，其中，在所述复合材料的xrd图谱中，在2θ为20～22°处出现馒头峰。

9.根据权利要求6所述的复合材料，其中，在所述复合材料的raman光谱中，id/ig的值在0.55以上，在1280～1300cm-1和1360～1380cm-1处分别出现光谱峰。

10.一种有机太阳能电池阳极界面层材料，其特征在于，所述有机太阳能电池阳极界面层材料包括权利要求6～9中任意一项所述的复合材料。

11.一种制备有机太阳能电池阳极界面层材料的方法，其特征在于，所述方法包括将权利要求6～9中任意一项所述复合材料进行超声处理、旋涂、退火处理和紫外臭氧处理中的一种或多种。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法包括将所述复合材料依次进行超声处理、旋涂、退火处理和紫外臭氧处理；

13.一种有机太阳能电池，其特征在于，所述有机太阳能电池包括玻璃层，阳极界面层，活性层和阴极界面层；所述阳极界面层包括权利要求10所述的有机太阳能电池阳极界面层材料。

技术总结本公开涉及一种复合材料、有机太阳能电池阳极界面层材料及其制备方法和有机太阳能电池，所述方法包括：使石墨烯、二硫化钼和丙酮进行接触反应，得到固体混合物；所述接触反应的温度在60℃以上。本公开的制备方法简单，易于产业化，制得的非晶石墨烯和二硫化钼的复合材料具有较高的导电性和可调性功函数，能有效传输空穴，进而提高有机太阳能电池的光电转换效率。技术研发人员：欧恩才,王蕊雪,李刚,杜泽学,徐伟箭,罗玉棉受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10