[发明专利]一种全有机P-N型复合柔性纳米线薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种全有机P‑N型复合柔性纳米线薄膜的制备方法，属于纳米复合材料制备技术领域，将有机N‑型材料苝二酰亚胺衍生物分子(PTCDI)通过溶剂自组装的方法在氧化铟锡(ITO)玻璃表面上沉积PTCDI纳米线，得到均匀覆盖N‑型PTCDI纳米线的ITO玻璃电极；在三电极电解池体系中，以有机P‑型材料的前驱体分子为单体，以上述覆盖N‑型PTCDI纳米线的ITO玻璃电极为工作电极，以铂片电极为辅助电极，以银/氯化银为参比电极，在室温下采用恒电位法电化学聚合得到P‑N型复合柔性纳米线薄膜，然后经淋洗、烘干可得到全有机P‑N型复合柔性纳米线薄膜。该方法具有设备简单、制备过程简便、纳米结构明显的优点，在异质结太阳能电池、有机场效应晶体管等方面展现出优异的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种全有机P-N型复合柔性纳米线薄膜的制备方法。

背景技术

进入新世纪，环境和能源问题成为人们关注的重点，发展高效太阳能电池成为科研人员研究热点。目前高效太阳能电池的研究主要集中在传统无机半导体材料如硅晶材料、砷化镓、碲化镉等，其制备的薄膜太阳能电池具有高效稳定的优势，但是对于其制作设备要求严格，大面积均匀性与连续化生产难度很大。

与传统无机半导体复合材料相比，有机半导体复合材料由于结构的多样化以及可控性，具有易加工、成本低廉、环境稳定性高等优点，在太阳能电池以及有机场效应晶体管等光电子领域逐渐展现出优异的性能，成为新一代极具应用前景的新型材料。但是有机复合材料在太阳能领域中的制备集中在磁控溅射、化学气相沉积等方法上，存在制备过程繁琐、成本高昂、材料浪费等不足之处。

需要指出，当复合材料呈现出有序的一维纳米结构时，较短的离子和激子传输路径可以有效的提高光电转化效率和载流子迁移率，因此构建新型一维纳米结构材料在太阳能电池和有机场效应晶体管的应用引起了科研工作者们的广泛研究。

进入新纪元以来，聚合物作为P-型有机高分子材料的代表，迅速发展成为一门介于化学、材料学之间的交叉学科。由于聚合物的可拉伸性、柔性以及可折叠等优势特征使得其在光电子器件领域大放异彩，能够满足人们对于便携式、可穿戴、柔性、可拉伸等需求，且已在柔性屏幕、折叠手机等方面实现产业化生产和现实应用。而传统的无机光电子器件通常质量重、不可折叠，已然不能满足人们对于柔性器件的需求。此外，N-型材料的稳定性，大大增强了其在有机光电子器件的实际应用。苝二酰亚胺衍生物(PTCDIs)分子作为一个经典的N-型有机半导体材料，在N-型有机场效应晶体管、气体检测、光催化等领域广泛应用，其中心平面的并苯结构有利于通过溶剂自组装的方式构建一维纳米线结构并制备新型复合半导体材料。

无论是无机复合材料还是有机复合材料，不可忽视的重要问题是它们的制备方法都具有制备繁琐、设备复杂、成本高昂等缺点。因此，实现电化学制备全有机P-N型复合柔性纳米线薄膜的目标，可以达到制备工艺简单，节约成本、简单高效等优点，实现有机材料纳米线复合柔性薄膜的制备，能够解决功能薄膜在柔性电子领域制备困难的问题，在异质结太阳能电池、有机场效应晶体管等领域表现出优异性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种全有机P-N型复合柔性纳米线薄膜的制备方法，利用简单易操作的电化学方法制备的复合薄膜均匀性好，在异质结太阳能电池、有机场效应晶体管等领域具有很好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种全有机P-N型复合柔性纳米线薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将有机N-型材料苝二酰亚胺衍生物分子(PTCDI)通过溶剂自组装的方法在氧化铟锡(ITO)玻璃表面上沉积PTCDI纳米线，得到均匀覆盖N-型PTCDI纳米线的ITO玻璃电极；