可降解型光電材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可降解型光電材料及其制備方法，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳10~20份，二氧化硅8~15份，二甲亞砜1~6份，聚苯胺2~8份，聚乳酸20~40份，硬酯酸鋅1~8份，乙烯基咔唑2~8份，N,N'-二正丙基-1,6,7,12-四苯氧基-3,4,9,10-苝四羧酸亞胺(PTC) 5~15份，甲胺1.2~3.7份，光穩(wěn)定劑0.18~1.25份，紫外吸收劑1.8~3.5份。還包括苝四酸二酰亞胺0.31~1.92份?？山到庑凸怆姴牧暇哂须p重導電性能，毒性小，環(huán)境污染小，可降解，光電轉換效率高，并且重量相對較輕，制備方法簡單易行，生產成本低。
【專利說明】可降解型光電材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池材料【技術領域】，具體涉及一種可降解型光電材料及其制備 方法。

【背景技術】
[0002] 短缺的能源已嚴重影響人們的生活和制約社會的發(fā)展。豐富的太陽能是重要的清 潔能源，是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。第一次石油危機 之后，各國競相開展太陽能、水能、風能等清潔和可再生能源的應用研究，尤其是太陽能的 應用研究最為廣泛。
[0003] 太陽能作為一種綠色能源對環(huán)境沒有任何無污染性，而且它的來源簡單，可以說 是在人類的生存年限內其是取之不盡用之不竭的。太陽能不僅是一次性能源，還是清潔能 源，它資源豐富、普遍存在、無需運輸、還可免費使用、最重要的是對環(huán)境沒有任何污染。太 陽能電池也因太陽能的特殊性具有許多其他發(fā)電方式所不具備的優(yōu)點：不受地域限制、不 消耗燃料、規(guī)?？纱罂尚　㈧`活性大、無污染、無噪音、安全可靠、建設周期短、維護簡單、最 具有大規(guī)模應用的可能性。所以很多專家把太陽能能源作為可替代的能源去開發(fā)，希望太 陽能夠造福于人類?，F(xiàn)如今所使用的太陽能有很大一部分是由太陽電池轉換得來的。因為 太陽能電池對光有感應，能夠把照射在其表面的光能轉換為電能。目前，在有關專家的努 力下，太陽能電池己經走向了商業(yè)化和產業(yè)化。
[0004] 太陽能電池是實現(xiàn)光電轉換的重要裝置，其中利用到的最重要的原理就是光生 伏特效應，所以太陽能電池也被稱為光伏電池。當太陽光或是其他光福射到半導體材料上 時，價帶電子會吸收一部分的光子能量，電子得到能量后受激發(fā)躍遷到導帶，這樣就會在 價帶形成一個空穴，而導帶多出一個電子，形成電子空穴對。由于當P型半導體和N型半 導體相接觸時形成P-N結，多子的擴散會在P型半導體和N型半導體接觸處形成空間電荷 區(qū)，并且出現(xiàn)一個不斷增強的由N型指向P型的內建電場，從而產生少子的漂移電流。當 多子的擴散電流和少子的漂移電流相等時，形成動態(tài)平衡。因此太陽能電池中起著關鍵作 用的光電材料決定著太陽能的效率。目前對于太陽能電池材料研究越來越深入，大多致力 于提高太陽能電池的光電轉換效率，但是各種含鉻、錫等重金屬元素的電機材料嚴重污染 環(huán)境，廢棄太陽能電池的回收是值得研究的問題，因此急需開發(fā)新型可降解性光電材料。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種可降解型光電材料及其制備方法，具有雙重導電性能， 毒性小，環(huán)境污染小，可降解，光電轉換效率高，并且重量相對較輕，制備方法簡單易行，生 產成本低。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術手段為： 一種可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳1(T20份，二氧化硅 8?15份，二甲亞砜1飛份，聚苯胺2?8份，聚乳酸2(T40份，硬酯酸鋅廣8份，乙烯基咔唑 2?8份，N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺（PTC) 5?15份， 甲胺1. 2~3. 7份，光穩(wěn)定劑0. 18~1. 25份，紫外吸收劑1. 8~3. 5份。
[0007] 所述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑770或者光穩(wěn)定劑GW-540。
[0008] 還包括茈四酸二酰亞胺0.31?1.92份。
[0009] 所述紫外吸收劑為水楊酸苯酯或者UV-317。
[0010] 可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳12~18份，二氧化硅 1(T13份，二甲亞砜2飛份，聚苯胺4飛份，聚乳酸25?35份，硬酯酸鋅2飛份，乙烯基咔 唑4?7份，N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺9?13份，甲胺 1.8?3份，光穩(wěn)定劑0.6、.9份，茈四酸二酰亞胺0.8?1.5份，紫外吸收劑2?3份。
[0011] 可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳15份，二氧化硅12份， 二甲亞砜4份，聚苯胺5份，聚乳酸30份，硬酯酸鋅4份，乙烯基咔唑5.5份，N，N'_二正 丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺11份，甲胺2份，光穩(wěn)定劑0.8份， 茈四酸二酰亞胺1.3份，紫外吸收劑2. 4份。
[0012] 可降解型光電材料的制備方法，包括如下步驟： 1 )、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至8(n〇(TC，制得懸濁液； 2) N，N'-二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺溶于二甲亞砜中， 加熱至完全溶解，然后滴加甲胺，滴加速度為l~5mL/min，加熱至9(Tl20°C，反應l~3h，放置 冷卻至室溫，30(T5(K) rpm轉速攪拌下加入二氧化硅、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌2飛h，得混溶液； 3) 將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率80(Tl200W，微波反應時間為2~8min，反應結束，以蒸餾水洗滌， 干燥得產品可降解型光電材料。
[0013] 步驟1)中升溫至90°C。
[0014] 步驟2)中滴加速度為2mL/min。
[0015] 步驟3)中微波功率1000W，微波反應時間為4min。
[0016] 有益效果：本發(fā)明提供的一種可降解型光電材料及其制備方法，具有雙重導電性 能，毒性小，環(huán)境污染小，可降解，光電轉換效率高，并且重量相對較輕，制備方法簡單易行， 生產成本低。

【具體實施方式】
[0017] 實施例1 一種可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳10份，二氧化硅8份， 二甲亞砜1份，聚苯胺2份，聚乳酸20份，硬酯酸鋅1份，乙烯基咔唑2份，N，N'_二正丙 基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺（PTC) 5份，甲胺1. 2份，光穩(wěn)定劑770 〇. 18份，紫外吸收劑水楊酸苯酯1. 8份。
[0018] 制備方法，包括如下步驟： 1 )、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至90°C，制得懸濁液； 2) N，N'_二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺溶于二甲亞砜中， 加熱至完全溶解，然后滴加甲胺，滴加速度為2mL/min，加熱至100°C，反應2h，放置冷卻至 室溫，400rpm轉速攪拌下加入二氧化娃、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌3h，得混溶液； 3)將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率1000W，微波反應時間為4min，反應結束，以蒸餾水洗滌，干燥得 產品可降解型光電材料。
[0019] 實施例2 一種可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳20份，二氧化硅15份， 二甲亞砜6份，聚苯胺8份，聚乳酸40份，硬酯酸鋅8份，乙烯基咔唑8份，N，N'_二正丙 基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺（PTC) 15份，甲胺3. 7份，光穩(wěn)定劑770 1. 25份，紫外吸收劑水楊酸苯酯3. 5份。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1 )、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至90°C，制得懸濁液； 2) N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺溶于二甲亞砜中， 加熱至完全溶解，然后滴加甲胺，滴加速度為2mL/min，加熱至KKTC，反應2h，放置冷卻至 室溫，400rpm轉速攪拌下加入二氧化娃、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌3h，得混溶液； 3) 將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率1000W，微波反應時間為4min，反應結束，以蒸餾水洗滌，干燥得 產品可降解型光電材料。
[0021] 實施例3 可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳12份，二氧化硅10份，二 甲亞砜2份，聚苯胺4份，聚乳酸25份，硬酯酸鋅2份，乙烯基咔唑4份，N，N'_二正丙 基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺9份，甲胺1.8份，光穩(wěn)定劑GW-540 0.6 份，茈四酸二酰亞胺0.8份，紫外吸收劑UV-317 2份。
[0022] 制備方法，包括如下步驟： 1 )、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至90°C，制得懸濁液； 2) N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺、茈四酸二酰亞胺 溶于二甲亞砜中，加熱至完全溶解,然后滴加甲胺，滴加速度為2mL/min，加熱至100°C,反 應2h，放置冷卻至室溫，400rpm轉速攪拌下加入二氧化硅、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌3h，得混溶 液； 3) 將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率1000W，微波反應時間為4min，反應結束，以蒸餾水洗滌，干燥得 產品可降解型光電材料。
[0023] 實施例4 可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳18份，二氧化硅13份，二 甲亞砜5份，聚苯胺6份，聚乳酸35份，硬酯酸鋅6份，乙烯基咔唑7份，N，N'_二正丙 基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺13份，甲胺3份，光穩(wěn)定劑GW-540 0.9 份，茈四酸二酰亞胺1.5份，紫外吸收劑UV-317 3份。
[0024] 制備方法，包括如下步驟： 1 )、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至90°C，制得懸濁液； 2) N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺、茈四酸二酰亞胺 溶于二甲亞砜中，加熱至完全溶解,然后滴加甲胺，滴加速度為2mL/min，加熱至100°C,反 應2h，放置冷卻至室溫，400rpm轉速攪拌下加入二氧化硅、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌3h，得混溶 液； 3) 將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率1000W，微波反應時間為4min，反應結束，以蒸餾水洗滌，干燥得 產品可降解型光電材料。
[0025] 實施例5 可降解型光電材料，組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳15份，二氧化硅12份，二甲 亞砜4份，聚苯胺5份，聚乳酸30份，硬酯酸鋅4份，乙烯基咔唑5. 5份，N，N' -二正丙 基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺11份，甲胺2份，光穩(wěn)定劑770 0.8份， 茈四酸二酰亞胺1.3份，紫外吸收劑水楊酸苯酯2. 4份。
[0026] 制備方法，包括如下步驟： 1 )、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至90°C，制得懸濁液； 2) N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺、茈四酸二酰亞胺 溶于二甲亞砜中，加熱至完全溶解,然后滴加甲胺，滴加速度為2mL/min，加熱至100°C,反 應2h，放置冷卻至室溫，400rpm轉速攪拌下加入二氧化硅、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌3h，得混溶 液； 3) 將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率1000W，微波反應時間為4min，反應結束，以蒸餾水洗滌，干燥得 產品可降解型光電材料。
[0027] 對實施例1~5可降解型光電材料進行了熱重分析（TG)和差熱掃描量熱分析（DSC) 的測試，加熱速率為20 °C/min，熱重分析（TG)熱分解溫度結果見表1。
[0028] 采用土壤填埋法，稱一定質量的可降解型光電材料與一定質量的土壤混勻，記總 質量；然后將混有可降解型光電材料的土壤樣品置于環(huán)境中，各一段時間稱其質量，記錄質 量變化，質量減少量比原始可降解型光電材料質量得到降解率，表1中的降解率為一年時 的降解性。
[0029] 表 1 :

【權利要求】
1. 一種可降解型光電材料，其特征在于組分及各組分質量份數(shù)如下：酞菁錳1(T20 份，二氧化硅8?15份，二甲亞砜1飛份，聚苯胺2?8份，聚乳酸2(T40份，硬酯酸鋅廣8 份，乙烯基咔唑2?8份，N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺 (PTC) 5?15份，甲胺1. 2?3. 7份，光穩(wěn)定劑0. 18?1. 25份，紫外吸收劑1. 8?3. 5份。
2. 根據(jù)權利要求1所述可降解型光電材料，其特征在于：所述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑770 或者光穩(wěn)定劑GW-540。
3. 根據(jù)權利要求1所述可降解型光電材料，其特征在于：還包括茈四酸二酰亞胺 0? 31 ?1. 92 份。
4. 根據(jù)權利要求1所述可降解型光電材料，其特征在于：所述紫外吸收劑為水楊酸苯 酯或者UV-317。
5. 根據(jù)權利要求1所述可降解型光電材料，其特征在于組分及各組分質量份數(shù)如下： 酞菁錳12?18份，二氧化硅1(T13份，二甲亞砜2飛份，聚苯胺4?6份，聚乳酸25?35份， 硬酯酸鋅2飛份，乙烯基咔唑4?7份，N，N'_二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈 四羧酸亞胺擴13份，甲胺1.82份，光穩(wěn)定劑0.6、. 9份，茈四酸二酰亞胺0.81. 5份，紫 外吸收劑2~3份。
6. 根據(jù)權利要求5所述可降解型光電材料，其特征在于組分及各組分質量份數(shù)如下： 酞菁錳15份，二氧化硅12份，二甲亞砜4份，聚苯胺5份，聚乳酸30份，硬酯酸鋅4份， 乙烯基咔唑5.5份，N，N'_二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺11 份，甲胺2份，光穩(wěn)定劑0.8份，茈四酸二酰亞胺1.3份，紫外吸收劑2. 4份。
7. 權利要求1所述可降解型光電材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 、將酞菁錳與乙烯基咔唑混勻，抽真空，在氮氣保護下，加入聚苯胺和聚乳酸，攪拌， 升溫至8(n〇(TC，制得懸濁液； 2. N，N' -二正丙基-1，6, 7, 12-四苯氧基-3, 4, 9, 10-茈四羧酸亞胺溶于二甲亞砜中， 加熱至完全溶解，然后滴加甲胺，滴加速度為l~5mL/min，加熱至9(Tl20°C，反應l~3h，放置 冷卻至室溫，30(T5(K)rpm轉速攪拌下加入二氧化硅、硬酯酸鋅，持續(xù)攪拌2飛h，得混溶液； 3) 將步驟2)的混溶液加入到步驟1)的懸濁液中，然后加入光穩(wěn)定劑和紫外吸收劑，置 于微波反應釜中，微波功率80(Tl200W，微波反應時間為2~8min，反應結束，以蒸餾水洗滌， 干燥得產品可降解型光電材料。
8. 根據(jù)權利要求7所述可降解型光電材料的制備方法，其特征在于：步驟1)中升溫至 90。。。
9. 根據(jù)權利要求7所述可降解型光電材料的制備方法，其特征在于：步驟2)中滴加速 度為 2mL/min〇
10. 根據(jù)權利要求7所述可降解型光電材料的制備方法，其特征在于：步驟3)中微波 功率1000W，微波反應時間為4min。
【文檔編號】H01L51/46GK104377305SQ201410641412
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權日:2014年11月13日
【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術有限公司