有核壳结构的化撕U-Au纳米 颗粒的粗品； (3) 后处理： 由于冷却至室溫后的纳米颗粒粗品呈凝胶状，因此依次采用邻二氯苯/乙醇混合液 (V: V=I: 1)和NMP进行超声洗涂，离屯、后得到沉淀物，重复上述洗涂及离屯、操作4次，即得终 产物化@^-Au纳米颗粒，约9 mg。
[0035] 将得到的化撕U-Au纳米颗粒分散于NMP溶液中，测得的紫外-可见吸收光谱与图 1相似。
[0036] 实施例3 :化撕U-Au纳米颗粒的制备。
[0037] (1)形成单质铜内忍： 称量8 mg(0. 1 mmol)化0置于圆底烧瓶中，向其中加入1.6血油酸和1.6血1-十八 締的混合液，揽拌均匀，得到均一的黑色悬浊液；将体系的气氛置换为Ar气氛，在揽拌条件 下加热至230°C，保持30 min,得到栋黄色溶液；向上述体系中缓慢滴加1.4血(4. 3 mmol) 油胺，将化2+还原为单质化，得到单质化纳米颗粒的悬浊液； (2)构建金-铜核壳： 在氣气气氛下，向上述体系中滴加120 y LHAuCIa的甲苯溶液(其中HAuCl 4的质量为 0.8 mg)，运时体系溫度略有下降，当体系溫度降至140°C时，慢慢加入4血Au(P化3)Cl的 邻二氯苯溶液(其中Au (P化3) Cl的质量为40 mg)，此时Au (P化3) Cl:化0的摩尔比为0. 8:1， 保持溫度稳定在140°C，揽拌反应30 min,随后冷却至室溫，得到具有核壳结构的化撕U-Au 纳米颗粒的粗品； (3)后处理： 由于冷却至室溫后的纳米颗粒粗品呈凝胶状，因此依次采用邻二氯苯/乙醇混合液 (V: V=I: 1)和NMP进行超声洗涂，离屯、后得到沉淀物，重复上述洗涂及离屯、操作5次，即得终 产物化O^-Au纳米颗粒，约9. 5 mg。
[003引将得到的化撕U-Au纳米颗粒分散于NMP溶液中，测得的紫外-可见吸收光谱与图 1相似。
[0039] 器件制备实施例1:含有化撕U-Au纳米颗粒的聚合物太阳能电池的制备。
[0040] W实施例1中制备的化撕U-Au纳米颗粒渗杂的阳D0T/PSS作为空穴传输层(或阳 极缓冲层)，制备聚合物太阳能电池。
[00川取0. 5血实施例1中制备的化撕U-Au纳米颗粒的NMP溶液(浓度约为0. 13 mg/ 血），与1血阳DOT:PSS的水溶液（P邸OT:PSS的质量分数约为1. 5%)混合，再加入约0. 5 mL水，并在室溫下揽拌约30 min,得到含有化撕U-Au纳米颗粒的阳DOT: PSS水溶液，其中 化@化-411纳米颗粒约占溶质总质量的0. 440/0; 首先在清洗干净的ITO导电玻璃上涂覆一层约30 nm厚的含有化撕U-Au纳米颗粒的 阳D0T/PSS层作为空穴传输层(或阳极缓冲层)，然后在口0/阳D0T/PSS上旋涂一层约100 皿厚的P3HT:PCBM (质量比为1:1)作为光活性层，在150°C下热退火10 min,最后在光活 性层上蒸锻厚度约为20/80 nm的化/Al电极，得到含有化O^-Au纳米颗粒的聚合物太阳 能电池。
[004引在AM1. 5的光强照射下，该光伏器件的开路电压（V。。)为640 mV，短路电流a。)为 8. 76 mA/cm2,填充因子（FF)为59. 25%，光电转换效率（PCE)为3. 320/0。
[004引器件制备实施例2 :含有化撕U-Au纳米颗粒的聚合物太阳能电池的制备。
[0044]W实施例1中制备的化撕U-Au纳米颗粒渗杂的阳D0T/PSS作为空穴传输层(或阳 极缓冲层)，制备聚合物太阳能电池。
[004引取1血实施例1中制备的化撕U-Au纳米颗粒的NMP溶液(浓度约为0. 13 mg/mL)， 与1血阳DOT:PSS水溶液（P邸OT:PSS的质量分数约为1. 5%)混合，并在室溫下揽拌约30 min,得到含有化撕U-Au纳米颗粒的PEDOT = PSS水溶液，其中化撕U-Au纳米颗粒约占溶质 总质量的0. 88% ; 首先在清洗干净的ITO导电玻璃上涂覆一层约30 nm厚的含有化撕U-Au纳米颗粒的 阳D0T/PSS层作为空穴传输层(或阳极缓冲层)，然后在口0/阳D0T/PSS上旋涂一层约100 皿厚的P3HT:PCBM (质量比为1:1)作为光活性层，在150°C下热退火10 min,最后在光活 性层上蒸锻厚度约为20/80 nm的化/Al电极，得到含有化O^-Au纳米颗粒的聚合物太阳 能电池。
[0046] 在AM1. 5的光强照射下，该光伏器件的开路电压为634 mV，短路电流为10. 93 mA/ cm2,填充因子为53. 51%，光电转换效率为3. 71%。该光伏器件的I-V特性曲线如图5所示。
[0047] 器件制备实施例3:含有化撕U-Au纳米颗粒的聚合物太阳能电池的制备。
[0048] W实施例1中制备的化撕U-Au纳米颗粒渗杂的阳D0T/PSS作为空穴传输层(或阳 极缓冲层)，制备聚合物太阳能电池。
[0049]取2血实施例1中制备的化撕U-Au纳米颗粒的NMP溶液(浓度约为0. 13 mg/mL)， 与1血阳DOT:PSS的水溶液（P邸OT:PSS的质量分数约为1. 5%)混合，并在室溫下揽拌约 30 min,得到含有化撕U-Au纳米颗粒的PEDOT: PSS水溶液，其中化撕U-Au纳米颗粒约占溶 质总质量的1. 73% ; 首先在清洗干净的ITO导电玻璃上涂覆一层约30 nm厚的含有化撕U-Au纳米颗粒的 阳D0T/PSS层作为空穴传输层(或阳极缓冲层)，然后在口0/阳D0T/PSS上旋涂一层约100 皿厚的P3HT:PCBM (质量比为1:1)作为光活性层，在150°C下热退火10 min,最后在光活 性层上蒸锻厚度约为20/80 nm的化/Al电极，得到含有化撕U-Au纳米颗粒的聚合物太阳 能电池。
[0050] 在AM1. 5的光强照射下，该光伏器件的开路电压为634 mV,短路电流为8. 78 mA/ cm2,填充因子为64. 52%，光电转换效率为3. 59%。
[0051] 比较实施例1:不含化撕U-Au纳米颗粒的聚合物太阳能电池的制备。
[005引按照器件制备实施例1中记载的方法，在相同条件下制备W阳D0T:PSS作为空穴 传输层(或阳极缓冲层)的光伏器件，其中不渗杂化撕U-Au纳米颗粒。在AM1. 5的光强照射 下，所制备的光伏器件的开路电压为646 mV，短路电流为8. 17 mA/cm2,填充因子为60. 90%， 光电转换效率为3. 21%。该光伏器件的I-V特性曲线如图5所示。
[0053] 由上述结果可知，本发明中具有核壳结构的化撕U-Au纳米颗粒在可见光区具 有较好的光吸收特性，可用于制备有机聚合物电池的阳极缓冲层或空穴传输层。与基于 阳DOT:PSS的器件（PCE为3. 21%)相比，W阳DOT:PSS/化撕U-Au纳米颗粒作为空穴传输层， 器件效率可提高约0. 5%,增长幅度约为15. 6%。
【主权项】
1. 一种具有核壳结构的Cu@Cu-Au纳米颗粒的制备方法，其包括如下步骤： 1) 形成单质铜内芯： 将氧化铜均匀分散在作为溶剂的油酸/1-十八烯混合液中，在惰性气体保护下，将上 述体系搅拌并加热至230~250°C，保持30~50分钟，然后滴加过量的作为还原剂的油胺，得 到单质铜纳米颗粒的悬浊液； 2) 构建金-铜核壳： 在惰性气体保护下，向步骤1)中获得的单质铜纳米颗粒的悬浊液中加入催化量的氯金 酸，并将体系的温度降至140°C，然后按照（三苯基膦）氯化金（I):氧化铜=0.6~0.8:1的 摩尔比，向上述体系中加入（三苯基膦）氯化金（I)，于140°C恒定搅拌20~30分钟，随后将 体系的温度降至室温，得到具有核壳结构的Cu@Cu-Au纳米颗粒的粗品；和 3) 后处理： 依次采用邻二氯苯/乙醇混合液和N-甲基吡咯烷酮洗涤步骤2)中获得的具有核壳结 构的Cu@Cu-Au纳米颗粒的粗品，离心后得到沉淀物，重复上述洗涤及离心操作4~5次，即得 具有核壳结构的Cu@Cu-Au纳米颗粒。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气 中的任意一种。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述油酸/1-十八烯混合 液通过等体积混合油酸和1-十八烯而制得。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述氯金酸以其甲苯溶液 的形式加入，其中氯金酸的浓度为5~8mg/mL。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述（三苯基膦）氯化金 (I)以其邻二氯苯溶液的形式加入，其中（三苯基膦）氯化金⑴的浓度为7~10mg/mL。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述邻二氯苯/乙醇混合 液通过等体积混合邻二氯苯和乙醇而制得。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述洗涤在超声清洗仪中 进行。8. 通过根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备的具有核壳结构的Cu@ Cu-Au纳米颗粒。9. 根据权利要求8所述的具有核壳结构的Cu@Cu-Au纳米颗粒在制备光伏器件方面的 应用。10. 根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述光伏器件是聚合物太阳能电池，所 述聚合物太阳能电池通过下法制备： 1) 将Cu@Cu-Au纳米颗粒的溶液掺入到聚（3, 4-乙烯基二氧噻吩）：聚（苯乙稀磺酸） 的水溶液中，于室温下搅拌30分钟，得到含有CuOCu-Au纳米颗粒的聚（3, 4-乙烯基二氧噻 吩）：聚（苯乙烯磺酸）水溶液，其中Cu@Cu-Au纳米颗粒占溶质总质量的0. 44%~1. 73% ; 2) 首先将步骤1)中获得的含有Cu@Cu-Au纳米颗粒的聚（3, 4-乙烯基二氧噻吩）：聚 (苯乙烯磺酸）水溶液涂覆在IT0导电玻璃上作为空穴传输层，然后在上述空穴传输层上旋 涂聚（3-己基噻吩）和[6,6]_苯基-C61-丁酸甲酯的混合物作为光活性层，并在150~160°C 下热退火1〇~15分钟，最后在上述光活性层上蒸镀钙/铝电极，得到含有Cu@Cu-Au纳米颗 粒的聚合物太阳能电池。
【专利摘要】本发明公开了具有核壳结构的CuCu-Au纳米颗粒及其制备方法和应用。具体而言，本发明提供了一种CuCu-Au纳米颗粒，其中Au主要分布于颗粒外层，Cu则不仅分布在内核，而且在外层也有一定分布。该纳米颗粒通过包括如下3步的制备方法制得：（1）形成单质铜内芯；（2）构建金-铜核壳；和（3）后处理，其在500~900nm范围内具有较强的吸收，并且具有较高的稳定性。与基于PEDOT:PSS的器件相比较，以PEDOT:PSS与CuCu-Au纳米颗粒的混合物作为空穴传输层的聚合物太阳能电池的器件效率可提高约0.5%,增长幅度约为15.6%。
【IPC分类】H01L51/42, B82Y40/00
【公开号】CN105405975
【申请号】CN201510797615
【发明人】冯莱, 汤铭留, 周东营
【申请人】苏州大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月18日