一种透明电极及其制备方法和有机太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电极技术领域，特别涉及一种透明电极及其制备方法和有机太阳能电 池。
【背景技术】
[0002] 当前，最常用的透明电极材料是基于传统无机材料的金属氧化物或氟化物，诸如 ITO、IZO或FTO等，然而随着稀有金属的日趋匮乏、价格日益增长、以及透明导电薄膜热稳 定性差、柔性差和制备过程的复杂等问题，限制了它们在光电功能器件领域的应用。因此， 开发具有原材料丰富，价格低廉，柔性好，透明且导电性高的电极材料，对光电功能器件等 领域发展意义重大。
[0003] 石墨烯由于具有高迁移率，优良的机械性能以及良好的透光性和热稳定性等优异 特性，成为目前最有潜力代替现有ITO等透明电极的新材料。然而目前所能制备的大面积 石墨烯是多晶结构，具有较多的缺陷和晶界，极大地影响了其光电性能。为了解决这一问 题，业界制备出了一种石墨烯复合材料透明电极，该透明电极在柔性透明基板上设有石墨 烯层和导电高分子层；该石墨烯复合材料透明电极结合了导电高分子和石墨烯二者的优 点，具有优异的光电性能和柔性。但该透明电极在后期应用时，例如在该透明电极表面制备 活性层时，通常将活性层材料溶于油溶性溶剂中如氯苯后再在透明电极表面旋涂，旋涂过 程中油溶性溶剂会溶蚀导电高分子层，将导致导电高分子层的失效。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种透明电极，用以解决现有技术中的 石墨烯导电高分子复合透明电极中，由于导电高分子易被油溶性溶剂溶蚀，导致导电高分 子层失效的问题。
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种透明电极，包括基底和设置在所述基底表面 的透明导电薄膜，所述透明导电薄膜的材料包括石墨烯材料和化学结构式如式（I )所示 的导电聚合物，所述石墨烯材料包括石墨烯或掺杂石墨烯，所述石墨烯材料均匀分散在所 述透明导电薄膜中，
[0007] 其中，η 为 10 ~30。
[0008] 本发明实施方式中，所述透明导电薄膜中，所述导电聚合物与所述石墨烯材料的 质量比为1:1~10:1。
[0009] 本发明实施方式中，所述石墨烯材料的层数为单层或多层。
[0010] 本发明实施方式中，所述掺杂石墨烯为氮掺杂石墨烯或硼掺杂石墨烯。
[0011] 本发明实施方式中，所述基底的材质为玻璃、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚氨酯。
[0012] 本发明实施方式中，所述透明导电薄膜的厚度为1~10nm。
[0013] 本发明实施例第一方面提供的透明电极，其透明导电薄膜中包括式（I )所示的 导电聚合物，该导电聚合物的侧链不含有长烷基链，导电聚合物的油溶性较低，因此在后续 应用中，所述导电聚合物不易受到油溶性溶剂的溶蚀，从而提高了透明电极的稳定性，解决 了现有技术中石墨烯导电高分子复合透明电极中，由于导电高分子易被油溶性溶剂溶蚀导 致导电高分子层失效的问题。
[0014] 第二方面，本发明实施例提供了一种透明电极的制备方法，包括以下步骤：
[0015] 提供基底，将石墨烯材料和化学结构式如式（II )所示的聚合物溶于极性溶剂中， 得到混合溶液；将所述混合溶液涂覆在所述基底表面形成薄膜；所述石墨烯材料包括石墨 烯或掺杂石墨烯
4~15的烷基，η为10~30 ;
[0017] 加热所述薄膜，使所述化学结构式如式（II )所示的聚合物发生热解反应，生成化 学结构式如式（I )所示的导电聚合物，得到透明导电薄膜，从而得到透明电极；所述透明 导电薄膜的材料包括石墨烯材料和化学结构式如式（I )所示的导电聚合物，所述石墨烯 材料均匀分散在所述透明导电薄膜中，
[0019] 其中，η 为 10 ~30。
[0020] 本发明实施方式中，所述R为1，1，4, 8-四甲基壬烷基。
[0021] 本发明实施方式中，所述混合溶液中，所述化学结构式如式（II )所示的聚合物的 浓度为1~l〇g/L，所述石墨烯材料的浓度为0. 1~3g/L。
[0022] 本发明实施方式中，所述极性溶剂为水、乙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃和二甲基甲酰 胺中的至少一种。
[0023] 本发明实施方式中，所述涂覆的方法包括旋涂、喷涂或刮涂。
[0024] 本发明实施方式中，所述加热温度为150°C~250°C，加热时间为0. 5~lh。
[0025] 本发明实施方式中，所述透明导电薄膜中，所述导电聚合物与所述石墨烯材料的 质量比为1:1~10:1。
[0026] 本发明实施方式中，所述石墨烯材料的层数为单层或多层。
[0027] 本发明实施方式中，所述掺杂石墨烯为氮掺杂石墨烯或硼掺杂石墨烯。
[0028] 本发明实施方式中，所述基底的材质为玻璃、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚氨酯。
[0029] 本发明实施方式中，所述透明导电薄膜的厚度为1~10nm。
[0030] 本发明实施方式中，所述化学结构式如式（II )所示的聚合物采用以下方法制备 得到：
[0031] 在无氧环境下，将等摩尔比的如式（3)所示的的化合物和如式（4)所示的化合 物添加入含有催化剂的溶剂中溶解，得到反应液，将所述反应液在85°C~IKTC下进行 suzuki偶联反应，反应时间为12~48小时，制得化学结构式如式（II )所示的聚合物；
其中，R为碳原子数为4~15的烷基。
[0033] 本发明实施方式中，所述溶剂为甲苯或四氢呋喃和碳酸钠形成的混合液。
[0034] 本发明实施方式中，所述催化剂为四（三苯基磷）合钯或二氯双（三苯基磷）合 钯。
[0035] 本发明实施例第二方面提供的透明电极的制备方法，工艺简单，制备成本低，易于 工业化生产。
[0036] 第三方面，本发明实施例提供了一种有机太阳能电池，包括阴极、活性层和阳极， 所述阴极为透明电极，所述透明电极包括基底和设置在所述基底表面的透明导电薄膜，所 述透明导电薄膜的材料包括石墨烯材料和化学结构式如式（I )所示的导电聚合物，所述 石墨烯材料包括石墨烯或掺杂石墨烯，所述石墨烯材料均匀分散在所述透明导电薄膜中，
[0038] 其中，η 为 10 ~30。
[0039] 本发明实施例第三方面提供的有机太阳能电池，由于采用的透明电极中的导电聚 合物的油溶性较低，所述导电聚合物不易受到油溶性溶剂的溶蚀，从而提高了透明电极的 稳定性，采用该透明电极作为阴极的有机太阳能电池具有良好的稳定性。
[0040] 综上，本发明实施例第一方面提供的透明电极，其透明导电薄膜中包括式（I )所 示的导电聚合物，该导电聚合物的侧链不含有长烷基链，导电聚合物的油溶性较低，因此在 后续应用中，所述导电聚合物不易受到油溶性溶剂的溶蚀，从而提高了透明电极的稳定性， 解决了现有技术中石墨烯导电高分子复合透明电极中，由于导电高分子易被油溶性溶剂溶 蚀导致导电高分子层失效的问题。本发明实施例第二方面提供的透明电极的制备方法，工 艺简单，制备成本低，易于工业化生产。本发明实施例第三方面提供的有机