专利汇可以提供一种阴极修饰层及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 阴极 修饰层及其制备方法和应用。该阴极修饰层由聚乙烯亚胺衍 生物 与卤化物的交联 聚合物 构成,卤化物为含两个或两个以上卤素 原子 的化合物,其厚度适用范围宽,在5nm~100nm范围内均可高效地传输 电子 ,故可采用印刷、 喷涂 等工艺来制备有机 太阳能 电池 或 钙 钛 矿 太阳能电池 用的阴极修饰层。制备方法包括聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物溶液的制备及涂覆于ITO导电玻璃上加热烘干。本发明的阴极修饰层具有制备工艺简单、电导率高、电子迁移率高、 稳定性 好等特点,因而可促进 有机太阳能电池 和 钙钛矿 太阳能电池 的实用化。,下面是一种阴极修饰层及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种阴极修饰层,其特征在于:所述阴极修饰层由聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物构成,所述卤化物为含两个或两个以上卤素原子的化合物,所述聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物的分子结构式为式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)所示的结构式;所述阴极修饰层的厚度为5nm~100nm,所述阴极修饰层为用于有机太阳能电池或钙钛矿太阳能电池的阴极修饰层,所述阴极修饰层的制备过程包括旋涂工艺、喷涂工艺或印刷工艺;
式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)中,R1选自H、CH2CH2OH和CH2CH2NH2中的一种,R2选自H、CH2CH2OH和CH2CH2NH2中的一种,R3选自H、CH2CH2OH和CH2CH2NH2中的一种,X1选自I、Br和Cl中的一种,X2选自I、Br和Cl中的一种,1≤m≤14,50≤x≤5000,50≤y≤5000,50≤a≤5000,50≤b≤5000;
所述的阴极修饰层的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚乙烯亚胺衍生物的水溶液用醇类溶剂稀释,使所得混合液中聚乙烯亚胺衍生物的质量分数为0.01%~1%,充分搅拌分散均匀,然后在混合液中加入卤化物,其中,卤化物与聚乙烯亚胺衍生物的质量比为0.5~40∶1,将所得混合溶液在室温~90℃温度下搅拌1~20小时,得到聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物溶液;
(2)将聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物溶液涂覆于氧化铟锡ITO导电玻璃上,所述涂覆的工艺包括旋涂工艺、喷涂工艺或印刷工艺,然后将涂覆有交联聚合物溶液的ITO导电玻璃于50~150℃条件下加热5~30分钟,经冷却后,得到涂敷有阴极修饰层的电极。
2.根据权利要求1所述的阴极修饰层,其特征在于:所述聚乙烯亚胺衍生物为含氮的水溶性或醇溶性聚合物,所述聚乙烯亚胺衍生物包括如式(Ⅳ)所示的聚合物:
式(Ⅳ)中,50≤x≤5000,50≤y≤5000,当R1选自H和CH2CH2NH2中的一种,R2选自H和CH2CH2NH2中的一种,R3选自H和CH2CH2NH2中的一种,且R1、R2和R3不同时为H时,其聚合物为聚乙烯亚胺PEI;当R1选自H和CH2CH2OH中的一种,R2选自H和CH2CH2OH中的一种,R3选自H和CH2CH2OH中的一种,且R1、R2和R3不同时为H时,其聚合物为聚乙氧基乙烯亚胺PEIE。
3.根据权利要求1所述的阴极修饰层,其特征在于:所述卤化物是碳原子数为2-15的烷烃,且末端含有两个或两个以上的卤素原子,卤素原子包括碘原子、溴原子和氯原子中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的阴极修饰层,其特征在于:所述卤化物包括1,2-二氯乙烷、1,
2-二溴乙烷、1,2-二碘乙烷、1,3-二氯丙烷、1,3-二溴丙烷、1,3-二碘丙烷、1,4-二氯丁烷、
1,4-二溴丁烷、1,4-二碘丁烷、1,5-二氯戊烷、1,5-二溴戊烷、1,5-二碘戊烷、1,6-二氯己烷、1,6-二溴己烷、1,6-二碘己烷、1,7-二氯庚烷、1,7-二溴庚烷、1,7-二碘庚烷、1,8-二氯辛烷、1,8-二溴辛烷、1,8-二碘辛烷、1,9-二氯壬烷、1,9-二溴壬烷、1,9-二碘壬烷、1,10-二氯葵烷、1,10-二溴葵烷、1,10-二碘葵烷、1,11-二氯十一烷、1,11-二溴十一烷、1,11-二碘十一烷、1,12-二氯十二烷、1,12-二溴十二烷、1,12-二碘十二烷、1,13-二氯十三烷、1,13-二溴十三烷、1,13-二碘十三烷、1,14-二氯十四烷、1,14-二溴十四烷、1,14-二碘十四烷、1,
15-二氯十五烷、1,15-二溴十五烷、1,15-二碘十五烷、1-溴-3-氯丙烷、3-氯-4-溴己烷、1,
2,3-三溴丙烷、1,2,4-三溴丁烷、1,3,5-三溴苯、1,3,5-三氯苯、1,3,5-三碘苯中的一种或多种。
5.一种如权利要求1~4中任一项所述的阴极修饰层的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚乙烯亚胺衍生物的水溶液用醇类溶剂稀释,使所得混合液中聚乙烯亚胺衍生物的质量分数为0.01%~1%,充分搅拌分散均匀,然后在混合液中加入卤化物,其中,卤化物与聚乙烯亚胺衍生物的质量比为0.5~40∶1,将所得混合溶液在室温~90℃温度下搅拌1~20小时,得到聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物溶液;
(2)将聚乙烯亚胺衍生物与卤化物的交联聚合物溶液涂覆于氧化铟锡ITO导电玻璃上,所述涂覆的工艺包括旋涂工艺、喷涂工艺或印刷工艺,然后将涂覆有交联聚合物溶液的ITO导电玻璃于50~150℃条件下加热5~30分钟,经冷却后,得到涂敷有阴极修饰层的电极。
6.根据权利要求5所述的阴极修饰层的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,所述醇类溶剂包括2-甲氧基乙醇、1-丙醇、异丙醇、1-丁醇和t-叔丁醇中的一种或多种。
7.一种如权利要求1~4中任一项所述的阴极修饰层或者如权利要求5或6所述的制备方法制得的阴极修饰层在有机太阳能电池器件或钙钛矿太阳能电池器件中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述阴极修饰层在有机太阳能电池器件中的应用为:在涂覆有所述阴极修饰层的电极上涂敷有机光活性层,然后涂敷阳极修饰层,最后蒸镀金属电极,得到有机太阳能电池器件。
9.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述阴极修饰层在有机太阳能电池器件中的应用为:在涂覆有阳极修饰层的ITO上涂敷有机光活性层,然后涂敷所述阴极修饰层,最后蒸镀金属电极,得到有机太阳能电池器件。
10.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述阴极修饰层在钙钛矿太阳能电池器件中的应用为:在涂覆有所述阴极修饰层的电极上涂敷钙钛矿光活性层,再涂敷阳极修饰层和蒸镀金属电极,得到钙钛矿太阳能电池器件;
或者,所述阴极修饰层在钙钛矿太阳能电池器件中的应用为:在涂覆有阳极修饰层的ITO上涂敷钙钛矿光活性层,然后涂敷所述阴极修饰层,最后蒸镀金属电极,得到钙钛矿太阳能电池器件。
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