一种聚合物太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明属于太阳能电池制备技术领域，公开了一种聚合物太阳能电池及其制备方法。其结构为层状结构，包括由下至上依次相叠加的衬底、阳极层、阳极修饰层、光电活性层、阴极修饰层及阴极层。所述的衬底为玻璃；所述的阳极层为氧化铟锡；所述的阳极修饰层为聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠；所述的光电活性层为多孔石墨烯/聚对苯乙炔复合材料；所述的阴极修饰层为氟化锂；所述的阴极层为金属铝。本发明采用石墨烯作为载体，负载聚对苯乙炔，提高其导电率；利用聚对苯乙炔防止石墨烯片层的团聚作用，提高石墨烯的比表面积，从而制备得到光电转换率高达3.67%的太阳能电池。

权利要求

1.一种聚合物太阳能电池，其特征在于：所述聚合物太阳能电池结构为层状结构，包括由下至上依次相叠加的衬底、阳极层、阳极修饰层、光电活性层、阴极修饰层及阴极层；

所述的衬底为玻璃；所述的阳极层为氧化铟锡；所述的阳极修饰层为聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠；所述的光电活性层为多孔石墨烯/聚对苯乙炔复合材料；所述的阴极修饰层为氟化锂；所述的阴极层为金属铝；

所述多孔石墨烯/聚对苯乙炔复合材料由多孔石墨烯和聚对苯乙炔组成，其质量比为

1:(1～6)。

2.根据权利要求1所述的聚合物太阳能电池，其特征在于：所述的阳极层厚200～

300nm；所述的阳极修饰层厚35～60nm；所述的光电活性层厚100～125nm；所述的阴极修饰层厚1～6nm；所述的阴极厚60～85nm。

3.根据权利要求1所述的聚合物太阳能电池，其特征在于：所述多孔石墨烯的比表面

2 -1

积为350～450m/g；其电导率为20～60S·m ；900℃内的失重为4～6wt％。

4.根据权利要求1所述聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于具体包含以下步骤：(1)多孔石墨烯的制备：称取1g氧化石墨烯，然后加入3～5g的氢氧化钠，氮气保护

760℃加热1h，得到多孔石墨烯；

(2)多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：将聚对苯乙炔和步骤(1)制备得到的多孔石墨烯加入溶剂中混合，得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔；

(3)聚合物太阳能电池的制备：

①将氧化铟锡玻璃基底清洗，吹干，再进行氧等离子体处理；

②采用旋涂法在氧化铟锡玻璃基底表面旋涂聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠层；

③将步骤(2)制备得到的多孔石墨烯/聚对苯乙炔旋涂在聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠层上；

④在多孔石墨烯/聚对苯乙炔层上依次热蒸镀氟化锂和金属铝电极，时间分别为1～

5min和10～15min，在140～160℃下热处理30～60min，封装热处理后，即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

5.根据权利要求4所述的聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(2)所用多孔石墨烯和聚对苯乙炔的质量比为1:(1～6)；所述的溶剂指邻二氯苯和氯仿中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的混合指在40～65℃下搅拌8～12h，再超声功率400W下超声2～3h。

7.根据权利要求4所述的聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(3)的②中旋涂的条件：转速为4000～4500rpm下旋涂10～30s，再在140～160℃下热处理10～

15min；所述聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠层中聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸钠的质量比为1:2.5。

8.根据权利要求4所述的聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(3)的③中旋涂的条件：旋涂转速为2000～2300rpm，时间为10～20s，再在160～180℃下处理15～

30min。

9.根据权利要求4所述的聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：步骤(3)的④中2

热蒸镀之前添加掩模板，使器件大小为8～15mm。

说明书

一种聚合物太阳能电池及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种聚合物太阳能电池及其制备方法。

背景技术

[0002] 面对着世界能源逐渐减少以及人类对能源需求量逐渐增加的严峻挑战，发展新能源和新型能源存储装置已经成为目前行之有效的途径之一。其中，太阳能作为一种可再生且清洁的能源，在当今“低碳、环保与绿色”的大环境下得到迅速发展。与此同时，通过光伏效应将太阳能转化为电能的太阳能电池也同样地得到快速发展。而目前的研究热点是如何制备出性能优异、制备简单、使用安全且成本低廉的太阳能电池（Wan X J,Long G K,Huang L,et al.Graphene-a promising material for organic photovoltaic cells.Advanced Materials,2011,23(45):5342-5358.）。

[0003] 太阳能电池包括聚合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池和硅太阳能电池等。其中，聚合物太阳能电池是利用聚合物有机材料作为光电活性层的材料。由于其具有材料来源广泛、成本低、易加工、性能易调节和适于大面积器件的制造等优点，已成为太阳能电池的研究热点之一（Wang Y,Tong S W,Xu X F,et al.Interface engineering of layer-by-layer stacked graphene anodes for high-performance organic solar cells.Advanced Materials,2011,23(13):1514-1528.）。然而，聚合物太阳能电池受到载荷传输距离以及电荷分离机理等限制，所以与无机材料太阳能电池，特别是硅系太阳能电池相比，其使用寿命较短和电池效率较低。因此，寻找合适的材料，制备出综合性能更好的聚合物太阳能电池已成为聚合物太阳能电池的研究热点（Su Q,Pang S P,Alijani V,et al.Composites of graphene with large aromatic molecules.Advanced Materials,2009,21(31):3191-3195.）。

[0004] 石墨烯（Graphene）是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是世界上最薄的二维材料，是继1985年发现富勒烯和1991年发现碳纳米管后的又一重大发现（黄毅,陈永胜.石墨烯的功能化及其相关应用[J].中国科学B辑:化学,2009,39(9):887-896.）。作为纳米材料的石墨烯具有高比表面积、高电导率、低成本及稳定性好等优点，这些优点都为石墨烯在电化学领域中的应用提供了依据。Liu等人利用功能化后的石墨烯作为活性层的电子受体材料，所制备的聚合物太阳能电池经过热处理后，其光电转换效率高达1.4%（Liu Z F,Liu Q,Huang Y,et al.Organic photovoltaic devices based on a novel acceptor material:graphene.Advanced Material,2008,20:3924-3930.）。Liu等人利用经修饰的水溶性石墨烯作为活性层的电子受体材料，结果表明所制备的聚合物太阳能电池短路电流2
为4.0mA/cm，开路电压为0.72V和光电转换效率为1.1%（Liu Q,Liu Z F,Zhang X Y,et al.Organic photovoltaic cells based on an acceptor of soluble graphene.Applied Physics Letters,2008,92:223-303.）。聚对苯乙炔作为导电聚合物，具有高电导率的优点，因而可被用作活性层的电子给体材料。宋晶路利用功能化的水溶性聚对苯乙炔和PCBM分别作为聚合物太阳能电池活性层的电子给体材料和电子受体材料，所制备的聚合物太阳能电池经过热处理后，结果表明其光电转换效率可以达到1.42%（宋晶路.基于MEH-PPV：
PCBM聚合物太阳能电池性能影响因素的研究[D].北京:北京交通大学,2010.）。

发明内容

[0005] 为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚合物太阳能电池，特别是一种具有简单结构、高效率和使用安全的聚合物太阳能电池。

[0006] 本发明另一目的在于提供上述聚合物太阳能电池的制备方法。

[0007] 本发明的目的通过下述方案实现：

[0008] 一种聚合物太阳能电池，结构为典型的三明治层状结构，包括由下至上依次相叠加的衬底、阳极层、阳极修饰层、光电活性层、阴极修饰层及阴极层。

[0009] 所述的衬底为玻璃；所述的阳极层为氧化铟锡（ITO）；所述的阳极修饰层为聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT:PSS）；所述的光电活性层为多孔石墨烯/聚对苯乙炔复合材料；所述的阴极修饰层为氟化锂（LiF）；所述的阴极层为金属铝（Al）。

[0010] 所述的阳极层厚200～300nm；所述的阳极修饰层厚35～60nm；所述的光电活性层厚100～125nm；所述的阴极修饰层厚1～6nm；所述的阴极厚60～85nm。

[0011] 所述多孔石墨烯/聚对苯乙炔复合材料由多孔石墨烯和聚对苯乙炔组成，其质量比为1:（1～6）。多孔石墨烯和聚对苯乙炔以π-π作用力相互结合；此外，部分聚对苯乙炔穿插在多孔石墨烯的孔洞中。

[0012] 所述多孔石墨烯的比表面积为350～450m2/g（采用Micromeritics ASAP2010测-1定多孔石墨烯比表面积）；其电导率为20～60S·m （利用RTS-8型四探针仪器测试多孔石墨烯的电阻率和电导率）；900℃内的失重为4～6wt%（使用美国TA公司的SDT-Q600型热重分析仪进行热重测试，升温速率10℃/min，在N2气氛中进行）。具有比表面积高，电导率好，热稳定性佳等优点，是各种无机纳米粒子的优良载体。

[0013] 所述聚合物太阳能电池的制备方法，具体包含以下步骤：

[0014] （1）多孔石墨烯的制备：称取1g氧化石墨烯，然后加入3～5g的NaOH，氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯；

[0015] （2）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：将聚对苯乙炔和步骤（1）制备得到的多孔石墨烯加入溶剂中混合，得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0016] （3）聚合物太阳能电池的制备：

[0017] ①将ITO玻璃基底清洗，吹干，再进行氧等离子体处理。

[0018] ②采用旋涂法在ITO玻璃基底表面旋涂PEDOT：PSS层。

[0019] ③将步骤（2）制备得到的多孔石墨烯/聚对苯乙炔旋涂在PEDOT：PSS层上。

[0020] ④在多孔石墨烯/聚对苯乙炔层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，时间分别为1～5min和10～15min。在140～160℃下热处理30～60min。封装热处理后，即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

[0021] 步骤（1）所述的氧化石墨烯根据Kovtyukhova,N.I.的文献（Layer-by-layer assembly of ultrathin composite films from micron-sized graphite oxide sheets and polycations.Chem.Mater.1999,11,771-778.）制备得到。

[0022] 步骤（2）所用多孔石墨烯和聚对苯乙炔的质量比为1:（1～6）。

[0023] 步骤（2）所述的混合指在40～65℃下搅拌8～12h，再超声功率400W下超声2～3h。

[0024] 步骤（2）所述的聚对苯乙炔按照参考文献（曾庆光.共轭聚合物PPV及稀土纳米氧化物的光学性能及高压效应[D].安徽:中国科技大学,2006.）制备得到。

[0025] 步骤（2）所述的溶剂指邻二氯苯（ODCB）和氯仿中的至少一种。

[0026] 步骤（3）的②中旋涂的条件：转速为4000～4500rpm下旋涂10～30s，再在140～160℃下热处理10～15min。

[0027] 所述PEDOT：PSS层中PEDOT和PSS的质量比为1:2.5。

[0028] 步骤（3）的③中旋涂的条件：旋涂转速为2000～2300rpm，时间为10～20s，再在160～180℃下处理15～30min。

[0029] 步骤（3）的④中热蒸镀之前添加掩模板，使器件大小为8～15mm2。

[0030] 本发明的机理为：

[0031] 本发明采用多孔石墨烯作为载体，负载聚对苯乙炔，提高其导电率；利用聚对苯乙炔防止多孔石墨烯片层的团聚作用，提高多孔石墨烯的比表面积，从而制备得到光电转换率高的太阳能电池。

[0032] 本发明的相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0033] （1）本发明方法采用高比表面积的多孔石墨烯作为载体，可以更好地负载聚对苯乙炔，增加两者的相容性，提高聚合物太阳能电池的性能。

[0034] （2）多孔石墨烯用来作为电子受体材料，其具有导电率高的优点。

[0035] （3）聚对苯乙炔在多孔石墨烯层间沉积，可以有效地防止多孔石墨烯之间的团聚，从而提高多孔石墨烯的比表面积和导电率。

[0036] （4）聚对苯乙炔用来作为电子给体材料，其合成过程相对简单，成本较低。

[0037] （5）利用多孔石墨烯/聚对苯乙炔作为活性层材料而制备得到的聚合物太阳能电池，具有优良的光电性能，其光电转换率高达3.67%、结构简单、制备方法简单、成本低和使用安全等特点使其在实际应用中具有广阔的前景。

附图说明

[0038] 图1为聚合物太阳能电池结构示意图。其中：1为玻璃基底；2为阳极层ITO；3为阳极修饰层PEDOT：PSS；4为光电活性层多孔石墨烯/聚对苯乙炔复合材料；5为阴极修饰层LiF；6为阴极Al。

具体实施方式

[0039] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

[0040] 实施例1：聚合物太阳能电池的制备

[0041] （1）双硫盐单体的合成：向250mL的圆底烧瓶中依次加入10g的对二氯甲基苯、50mL的甲醇和16mL的四氢噻吩，在50℃下反应5h。反应结束后，将得到的初产物倒入
500mL预先冷却的丙酮溶液中纯化，直至没有白色结晶物产生。接着抽滤，将得到的结晶物放置在通风橱中，让溶剂与四氢噻吩挥发完全，再将产物放入真空干燥箱中抽干，得到双硫盐单体。

[0042] （2）聚对苯乙炔预聚体的合成：将步骤（1）中制备得到的双硫盐单体加入500mL三口烧瓶中，再加入1.36g的氢氧化钠和50mL的水，在0℃和氦气氛围保护下搅拌反应1h。接着向反应体系中加入1mol/L的盐酸溶液，调节体系pH=7，使反应终止，得到双硫盐预聚体。

[0043] （3）聚对苯乙炔的形成：将步骤（2）中制备得到的双硫盐预聚体冷冻干燥后溶于-5乙醇，配成3.5mg/mL的溶液。将其置于220℃和真空（～10 MPa）条件下进行热处理3h，得到聚对苯乙炔。

[0044] （4）氧化石墨烯的制备：将1g石墨粉（购于天津市科密欧化学试剂有限公司）加入25mL98wt%浓硫酸中，冰盐浴冷却到0℃，缓慢加入2.5gKMnO4，然后升温至30℃，20rpm搅拌
6h，反应结束后加入200mL水，再加入2mL30wt%双氧水反应至溶液呈亮黄色，600rpm离心、水洗涤后，将所得的固体投入200mL水中，在超声功率为300W、频率为40Hz下处理2h，继而在微波功率为700W、频率为2KHz下处理1h，得到氧化石墨烯。

[0045] （5）多孔石墨烯的制备：称取1g步骤（4）制备得到的氧化石墨烯，然后加入3.0g的NaOH，在管式炉中氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯。

[0046] （6）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：在充满氮气的手套箱中，将步骤（3）和（5）制备得到的聚对苯乙炔和多孔石墨烯加入到有机溶剂邻二氯苯（ODCB），控制两者质量比为1:1，在40℃下搅拌8h后超声2h（400W），得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0047] （7）聚合物太阳能电池的制备：

[0048] ①利用清洗液对玻璃基底（购于珠海凯为电子元器件有限公司，厚度为1.1mm，ITO层厚度为260nm。）进行擦洗，除去表面的大颗粒和污渍，接着依次分别用乙醇、丙酮和去离子水进行超声清洗15min，重复数次后用干燥的氮气吹干，再对其进行氧等离子体处理。

[0049] ②在充满氮气的手套箱中，采用旋涂法在ITO玻璃基底表面进行PEDOT：PSS（PEDOT和PSS的质量比为1:2.5，该溶液为水基分散体系，购于上海贺利氏工业技术材料有限公司）旋涂，旋涂转速为4000rpm，时间为10s，得到厚度约为60nm。旋涂结束后在140℃下进行热处理，时间为10min。

[0050] ③在充满氮气的手套箱中，将上述的多孔石墨烯/聚对苯乙炔的邻二氯苯溶液采用旋涂法在有PEDOT：PSS层的ITO玻璃上进行活性层的旋涂，旋涂转速为2000rpm，时间为10s，得到厚度约为125nm。旋涂结束后在160℃下进行热处理，时间为15min。

[0051] ④利用真空镀膜机，在活性层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，蒸镀时间分别为2
5min和15min，得到厚度分别约为6nm和85nm，使用掩膜板使器件大小为8mm。结束后将其放入充满氮气的手套箱中，在140℃下进行热处理30min。封装热处理后即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池，结构示意图见图1。

[0052] 实施例2：聚合物太阳能电池的制备

[0053] （1）聚对苯二炔的制备同实施例1的步骤（1）～（3）。氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

[0054] （2）多孔石墨烯的制备：称取1g步骤（1）制备得到的氧化石墨烯，然后加入4.0g的NaOH，在管式炉中氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯。

[0055] （2）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：在充满氮气的手套箱中，将步骤（1）和（2）制备得到的聚对苯乙炔和多孔石墨烯加入到氯仿中，控制两者质量比为1:2，在50℃下搅拌8h后超声2h（400W），得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0056] （3）聚合物太阳能电池的制备：

[0057] 利用清洗液对ITO玻璃基底（购于珠海凯为电子元器件有限公司，厚度为1.1mm，ITO层厚度为250nm。）进行擦洗，除去表面的大颗粒和污渍，接着依次分别用乙醇、丙酮和去离子水进行超声清洗15min，重复数次后用干燥的氮气吹干，再对其进行氧等离子体处理。

[0058] 在充满氮气的手套箱中，采用旋涂法在ITO玻璃基底表面进行PEDOT：PSS旋涂，旋涂转速为4000rpm，时间为20s，得到厚度约为55nm。旋涂结束后在140℃下进行热处理，时间为15min。

[0059] 在充满氮气的手套箱中，将上述的多孔石墨烯/聚对苯乙炔的邻二氯苯溶液采用旋涂法在有PEDOT：PSS层的ITO玻璃上进行活性层的旋涂，旋涂转速为2000rpm，时间为15s，得到厚度约为120nm。旋涂结束后在160℃下进行热处理，时间为30min。

[0060] 利用真空镀膜机，在活性层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，蒸镀时间分别为2
4min和14min，得到厚度分别约为5nm和80nm，使用掩膜板使器件大小为10mm。结束后将其放入充满氮气的手套箱中，在140℃下进行热处理60min。封装热处理后即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

[0061] 实施例3：聚合物太阳能电池的制备

[0062] （1）聚对苯二炔的制备同实施例1的步骤（1）～（3）。氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

[0063] （2）多孔石墨烯的制备：称取1g步骤（1）制备得到的氧化石墨烯，然后加入4.5g的NaOH，在管式炉中氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯。

[0064] （2）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：在充满氮气的手套箱中，将步骤（1）和（2）制备得到的聚对苯乙炔和多孔石墨烯加入到有机溶剂邻二氯苯（ODCB），控制两者质量比为1:3，在55℃下搅拌12h后超声3h（400W），得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0065] （3）聚合物太阳能电池的制备：

[0066] 利用清洗液对ITO玻璃基底（购于珠海凯为电子元器件有限公司，厚度为1.1mm，ITO层厚度为270nm。）进行擦洗，除去表面的大颗粒和污渍，接着依次分别用乙醇、丙酮和去离子水进行超声清洗15min，重复数次后用干燥的氮气吹干，再对其进行氧等离子体处理。

[0067] 在充满氮气的手套箱中，采用旋涂法在ITO玻璃基底表面进行PEDOT：PSS旋涂，旋涂转速为4300rpm，时间为20s，得到厚度约为45nm。旋涂结束后在160℃下进行热处理，时间为10min。

[0068] 在充满氮气的手套箱中，将上述的多孔石墨烯/聚对苯乙炔的邻二氯苯溶液采用旋涂法在有PEDOT：PSS层的ITO玻璃上进行活性层的旋涂，旋涂转速为2000rpm，时间为20s，得到厚度约为110nm。旋涂结束后在180℃下进行热处理，时间为15min。

[0069] 利用真空镀膜机，在活性层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，蒸镀时间分别为2
3min和13min，得到厚度分别约为4nm和70nm，使用掩膜板使器件大小为15mm。结束后将其放入充满氮气的手套箱中，在160℃下进行热处理45min。封装热处理后即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

[0070] 实施例4：聚合物太阳能电池的制备

[0071] （1）聚对苯二炔的制备同实施例1的步骤（1）～（3）。氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

[0072] （2）多孔石墨烯的制备：称取1g步骤（1）制备得到的氧化石墨烯，然后加入5.0g的NaOH，在管式炉中氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯。

[0073] （2）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：在充满氮气的手套箱中，将步骤（1）和（2）制备得到的聚对苯乙炔和多孔石墨烯加入到有机溶剂邻二氯苯（ODCB），控制两者质量比为1:4，在65℃下搅拌12h后超声3h（400W），得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0074] （3）聚合物太阳能电池的制备：

[0075] 利用清洗液对ITO玻璃基底（购于珠海凯为电子元器件有限公司，厚度为1.1mm，ITO层厚度为200nm。）进行擦洗，除去表面的大颗粒和污渍，接着依次分别用乙醇、丙酮和去离子水进行超声清洗15min，重复数次后用干燥的氮气吹干，再对其进行氧等离子体处理。

[0076] 在充满氮气的手套箱中，采用旋涂法在ITO玻璃基底表面进行PEDOT：PSS旋涂，旋涂转速为4500rpm，时间为20s，得到厚度约为40nm。旋涂结束后在160℃下进行热处理，时间为15min。

[0077] 在充满氮气的手套箱中，将上述的多孔石墨烯/聚对苯乙炔的邻二氯苯溶液采用旋涂法在有PEDOT：PSS层的ITO玻璃上进行活性层的旋涂，旋涂转速为2300rpm，时间为20s，得到厚度约为100nm。旋涂结束后在180℃下进行热处理，时间为30min。

[0078] 利用真空镀膜机，在活性层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，蒸镀时间分别为2
1min和13min，得到厚度分别约为1nm和70nm，使用掩膜板使器件大小为15mm。结束后将其放入充满氮气的手套箱中，在160℃下进行热处理60min。封装热处理后即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

[0079] 实施例5：聚合物太阳能电池的制备

[0080] （1）聚对苯二炔的制备同实施例1的步骤（1）～（3）。氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

[0081] （2）多孔石墨烯的制备：称取1g步骤（1）制备得到的氧化石墨烯，然后加入4.0g的NaOH，在管式炉中氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯。

[0082] （2）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：在充满氮气的手套箱中，将步骤（1）和（2）制备得到的聚对苯乙炔和多孔石墨烯加入到有机溶剂邻二氯苯（ODCB），控制两者质量比为1:5，在60℃下搅拌10h后超声3h（400W），得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0083] （3）聚合物太阳能电池的制备：

[0084] 利用清洗液对ITO玻璃基底（购于珠海凯为电子元器件有限公司，厚度为1.1mm，ITO层厚度为210nm。）进行擦洗，除去表面的大颗粒和污渍，接着依次分别用乙醇、丙酮和去离子水进行超声清洗15min，重复数次后用干燥的氮气吹干，再对其进行氧等离子体处理。

[0085] 在充满氮气的手套箱中，采用旋涂法在ITO玻璃基底表面进行PEDOT：PSS旋涂，旋涂转速为4500rpm，时间为30s，得到厚度约为35nm。旋涂结束后在160℃下进行热处理，时间为10min。

[0086] 在充满氮气的手套箱中，将上述的多孔石墨烯/聚对苯乙炔的邻二氯苯溶液采用旋涂法在有PEDOT：PSS层的ITO玻璃上进行活性层的旋涂，旋涂转速为2300rpm，时间为10s，得到厚度约为115nm。旋涂结束后在180℃下进行热处理，时间为15min。

[0087] 利用真空镀膜机，在活性层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，蒸镀时间分别为2
2min和11min，得到厚度分别约为3nm和65nm，使用掩膜板使器件大小为10mm。结束后将其放入充满氮气的手套箱中，在160℃下进行热处理30min。封装热处理后即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

[0088] 实施例6：聚合物太阳能电池的制备

[0089] （1）聚对苯二炔的制备同实施例1的步骤（1）～（3）。氧化石墨烯的制备方法同实施例1。

[0090] （2）多孔石墨烯的制备：称取1g步骤（1）制备得到的氧化石墨烯，然后加入3.5g的NaOH，在管式炉中氮气保护760℃加热1h，得到多孔石墨烯。

[0091] （2）多孔石墨烯/聚对苯乙炔的制备：在充满氮气的手套箱中，将步骤（1）和（2）制备得到的聚对苯乙炔和多孔石墨烯加入到有机溶剂邻二氯苯（ODCB），控制两者质量比为1:6，在60℃下搅拌10h后超声2h（400W），得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔。

[0092] （3）聚合物太阳能电池的制备：

[0093] 利用清洗液对ITO玻璃基底（购于珠海凯为电子元器件有限公司，厚度为1.1mm，ITO层厚度为300nm。）进行擦洗，除去表面的大颗粒和污渍，接着依次分别用乙醇、丙酮和去离子水进行超声清洗15min，重复数次后用干燥的氮气吹干，再对其进行氧等离子体处理。

[0094] 在充满氮气的手套箱中，采用旋涂法在ITO玻璃基底表面进行PEDOT：PSS旋涂，旋涂转速为4300rpm，时间为15s，得到厚度约为50nm。旋涂结束后在160℃下进行热处理，时间为15min。

[0095] 在充满氮气的手套箱中，将上述的多孔石墨烯/聚对苯乙炔的邻二氯苯溶液采用旋涂法在有PEDOT：PSS层的ITO玻璃上进行活性层的旋涂，旋涂转速为2300rpm，时间为15s，得到厚度约为105nm。旋涂结束后在180℃下进行热处理，时间为20min。

[0096] 利用真空镀膜机，在活性层上依次热蒸镀LiF和金属Al电极，蒸镀时间分别为2
3min和10min，得到厚度分别约为4nm和60nm，使用掩膜板使器件大小为8mm。结束后将其放入充满氮气的手套箱中，在150℃下进行热处理30min。封装热处理后即得到多孔石墨烯/聚对苯乙炔聚合物太阳能电池。

[0097] 实施例7：聚合物太阳能电池光电性能的测试

[0098] 对实施例1～6制备得到的聚合物太阳能电池进行光电性能测试：在室温环境下，2
使用Newport公司的91159太阳光模拟器测试的，测试时光强为100mW/cm。测试光电性能的指标包括短路光电流、开路光电压、填充因子和光电转换效率，结果见表1。

[0099] 填充因子（FF）是电池输出功率最大时电流（Impp）和电势（Vmpp）的乘积与短路电流（ISC）和开路电压（VOC）的乘积的比。其公式为：

[0100]

[0101] 光电转换效率（PCE）是太阳能电池单位受光面积的最大输出功率（Pm）与入射的太阳能能量密度（Pin）的比值。其公式为：

[0102]

[0103] 表1聚合物太阳能电池的光电性能指标

[0104]

[0105] 由表1可知，本发明制备得到的聚合物太阳能电池的光电转换效率介于1.60～3.70%。其中当聚对苯乙炔和多孔石墨烯两者的质量比为1:4时，光电转换率高达3.67%。

[0106] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。