[发明专利]复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合膜，包括层叠结合的富勒醇层和金属纳米颗粒层，所述富勒醇层与所述金属纳米颗粒层接触的表面为硅烷偶联剂修饰的富勒烯，在所述富勒醇层和所述金属纳米颗粒层的结合界面处，所述富勒醇层表面的硅烷偶联剂修饰富勒烯与所述金属纳米颗粒层表面的金属纳米颗粒通过分子桥交联结合，所述分子桥为‑NH‑R‑Si(O‑)₃或‑SH‑R‑Si(O‑)₃，R为烃基或烃基衍生物。

技术领域

本发明属于复合膜技术领域，尤其涉及一种复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

太阳能电池是很有前景的可再生能源，有望解决日益加剧的能源危机。有机太阳能电池因具有绿色环保、材料重量轻、加工性好、低成本、制备工艺简单及可实现大面积生产等优点，是实现大规模利用太阳能发电的重要途径。有机太阳能电池(OPV)按材料分为有机小分子电池和聚合物电池，而其中聚合物太阳能电池成为该领域的研究热点之一。传统的有机太阳能电池稳定性较差，有机聚合物载流子迁移率较低，为了优化器件性能和提高器件稳定性，现有的技术手段之一是加入无机纳米材料和制备倒置结构的有机光伏器件。另外也可以在电极和活性层之间加入一层金属纳米颗粒层，利用金属纳米颗粒在电池器件电场以及光场中形成的等离子体共振场效应，有效改进器件的光电转换效率。然而在利用金属纳米颗粒改善光电荷转化效率时，对金属纳米颗粒所产生的电荷转移没有进行相应优化，金属纳米颗粒所产生的电荷不能及时有效地向电极转移，从而限制了光伏器件效率的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合膜及其制备方法，旨在解决现有技术利用金属纳米颗粒改善光电荷转化效率时，金属纳米颗粒所产生的电荷不能及时有效地向电极转移的问题。

本发明的另一目的在于提供含有上述复合膜的电池器件。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合膜，包括层叠结合的富勒醇层和金属纳米颗粒层，所述富勒醇层与所述金属纳米颗粒层接触的表面为硅烷偶联剂修饰的富勒烯，在所述富勒醇层和所述金属纳米颗粒层的结合界面处，所述富勒醇层表面的硅烷偶联剂修饰富勒烯与所述金属纳米颗粒层表面的金属纳米颗粒通过分子桥交联结合，所述分子桥为-NH-R-Si(O-)₃或-SH-R-Si(O-)₃，R为烃基或烃基衍生物。

相应的，一种复合膜的制备方法，包括以下步骤：

提供金属纳米颗粒溶液、富勒醇溶液和硅烷偶联剂溶液，所述金属纳米颗粒溶液呈碱性；

在基板上沉积富勒醇溶液，制备富勒醇固态膜；

在所述富勒醇固态膜表面沉积硅烷偶联剂溶液，所述富勒醇固态膜表面的富勒醇与所述硅烷偶联剂脱水反应，在所述富勒醇固态膜表面形成硅烷偶联剂修饰的富勒烯；

在所述富勒醇固态膜表面沉积金属纳米颗粒溶液后退火，使所述富勒醇固态膜表面的硅烷偶联剂修饰富勒烯与所述金属纳米颗粒层表面的金属纳米颗粒通过分子桥交联结合，所述分子桥为-NH-R-Si(O-)₃或-SH-R-Si(O-)₃，R为烃基或烃基衍生物。

以及，一种光伏器件，包括阳极和光敏层，所述阳极和所述光敏层之间层叠结合有电荷传输层，所述电荷传输层为上述的复合膜。