[发明专利]一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种聚3,4‑乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒、制备方法及其应用，将水热反应制得的氧化钨纳米线分散在溶剂中，加入EDOT反应得蓝色溶液，再经沉降去除PEDOT和氧化钨纳米线后干燥即可。工艺步骤简单且条件温和，能够获得均匀且呈中性的聚3,4‑乙烯二氧噻吩包覆的氧化钨纳米棒；该氧化钨纳米棒具有更高的费米能级或功函，能有效降低PSS对阳极衬底的腐蚀，从而提高钙钛矿太阳能电池的效率及寿命；而且它的能级与钙钛矿材料的能级更接近，能够用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，有效地提取、传输光生空穴，进而提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。

技术领域

本发明属于光伏材料领域，涉及一种钙钛矿太阳能电池的空穴传输层材料，具体涉及一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒、制备方法及该聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒的应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池具有质量轻、柔韧性好、成本低、环保等特性，是当今新型能源领域研究的热点。空穴传输层是介于阳极和光活性层之间的一种功能性材料，能有效收集和传输空穴，抑制空穴与电子复合。因此，选用合适的空穴传输材料对于优化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和器件性能起到至关重要的作用。

目前，对于具有p-i-n结构的钙钛矿太阳能电池，最常用的空穴传输层材料是PEDOT：PSS；但其成本较高、热稳定性差，且聚苯乙烯磺酸(PSS)酸性较强会腐蚀阳极，从而降低钙钛矿太阳能电池的稳定性。因此，一系列过渡金属氧化物(如：NiO_X、MoO_X、VO_X、CuO_X和WO_X等)被用作空穴传输层材料，以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，同时降低钙钛矿太阳能电池的成本。相比于其他几种材料，氧化钨(WO_X)具有化学稳定性好、W/O化学计量可调控、能级结构可调控、载流子迁移率高、价格低廉等优点。但是，WO_X的功函约4.6～4.8eV，与钙钛矿的价带能级(5.3～5.4eV)不匹配，不利于光生空穴的收集和传输，因此不是一种理想的空穴传输材料。因此，对WO_X纳米材料进行修饰或改性，制备适用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输层材料将具有重要的科学意义和经济价值。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒的制备方法，将水热反应制得的氧化钨纳米线分散在溶剂中，加入EDOT反应得蓝色溶液，再经沉降去除PEDOT和氧化钨纳米线后干燥即可。

优化地，所述氧化钨纳米线是将钨盐前驱体溶于第一溶剂中进行水热反应制得；所述钨盐前驱体为六氯化钨；所述第一溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种组成的混合物，所述水热反应的温度为150～200℃。

优化地，所述溶剂为水，所述氧化钨纳米线的分散浓度为≤50mg/mL。

优化地，所述氧化钨纳米线的长度为100～500nm,宽度为5～50nm。

进一步地，所述氧化钨纳米线与所述EDOT的比例为10～50mg：5～25μL。

优化地，加入所述EDOT后在室温、不断搅拌的条件下反应20～50天反应得蓝色溶液，所述搅拌速度为500～700转/分钟。

本发明的又一目的在于提供一种聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒，它由上述的方法制得。

本发明的再一目的在于提供一种上述聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒的应用，将所述聚3,4-乙烯二氧噻吩包覆氧化钨纳米棒分散于溶剂中形成分散液，再将所述分散液旋涂在衬底上并加热退火形成空穴传输层；或者将其与PEDOT:PSS混合形成空穴传输层。

优化地，所述衬底为氧化铟锡或掺氟的氧化锡玻璃衬底。