[發明專利]摻雜金屬鹵化物的有機空穴傳輸層、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201310078925.3
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103236501A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 韓宏偉;徐覓;李雄;劉廣輝;汪恒;榮耀光;庫治良;劉林峰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/44;H01G9/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于半導體材料技術領域，具體涉及一種有機空穴傳輸層的制備方法，及利用該方法制備的有機空穴傳輸層和其在全固態染料敏化太陽能電池中的應用。?

背景技術

有機空穴半導體材料由于其獨特的性能已經變得越來越受歡迎，在有機發光二極管、染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池、場效應晶體管等領域已經得到廣泛的應用。這種材料可以采用溶液法制備薄膜，工藝簡單，價格低廉，在未來的電子市場中顯示了巨大的潛力。而通過對這種材料進行摻雜來調整其光電性能可以進一步提高其應用范圍，是未來研究應用的主流方向。?

現有的有機空穴傳輸層以芳香族三苯胺及導電高聚物為主，而為了提高有機空穴傳輸材料的性能，目前主要采用P型摻雜劑進行摻雜處理。P型摻雜劑主要為單質氧、單質碘、路易斯酸、過渡金屬氧化物、有機金屬配合物等。經過這種P型摻雜的薄膜電導率可以從4.4×10^-5提高到5.3×10^-4Scm^-1,染料敏化太陽能電池的光電轉換效率從2.6%提高到6.1%。然而這類摻雜劑通常在有機溶劑中的溶解度較低或者要采用較高成本的真空沉積技術，而且其存在長期穩定性不足的問題，限制了P型摻雜層在有機空穴傳輸層中的應用。?

發明內容

本發明的目的之一是提供一種金屬鹵化物摻雜的有機空穴傳輸層的制備方法，該方法中利用金屬鹵化物進行P型摻雜，摻雜劑的溶解度高、沉積工藝簡單且成本低廉，所制備的有機空穴傳輸層穩定性好，效果好，用于全固態染料敏化太陽能電池中能顯著提高電池的光電轉換效率。?

實現本發明的該目的所采用的具體技術方案如下。?

摻雜金屬鹵化物的有機空穴傳輸層的制備方法，包括如下步驟：將有機空穴?傳輸材料與有機溶劑混合配制成有機空穴傳輸材料溶液，將金屬鹵化物與有機溶劑混合配制成金屬鹵化物摻雜劑溶液，然后將有機空穴傳輸材料溶液與金屬鹵化物摻雜劑溶液混合并充分攪拌形成混合溶液。將混合溶液旋涂于基底上，并在一定溫度下加熱烘干，即得到所述的空穴傳輸層。?

作為本發明的進一步優選，所述的金屬鹵化物摻雜到有機空穴傳輸材料中的摻雜濃度按質量分數控制在1%到50%之間，優選是5%到40%，最優選是5.9%到25%之間。?

作為本發明的進一步優選，所述的有機空穴傳輸材料為P3HT，spiro-OMeTAD，聚3-辛基噻吩，P3OT，聚3，4-乙撐二氧噻吩，PEDOT，TPD中至少一種。?

作為本發明的進一步優選，所述機溶劑為氯苯、二氯苯、乙腈中至少一種。?

作為本發明的進一步優選，所述的金屬鹵化物為四氯化錫、五氯化銻中至少一種。?

作為本發明的進一步優選，所述的烘干溫度為40℃-90℃。?

作為本發明的進一步優選，所述基底為TiO₂，SnO₂，ZnO，Al₂O₃，單晶硅，多晶硅中任意一種。?

本發明的另一目的在于提供一種利用上述方法制備的有機空穴傳輸層。?

本發明的又一目的在于提供一種太陽能電池，該電池中具有上述的有機空穴傳輸層。?

本發明還公開了上述有機空穴傳輸層在制備太陽能電池中的應用。?

本發明采用金屬鹵化物對有機空穴傳輸層進行P型摻雜，即采用四氯化錫、五氯化銻等金屬鹵化物按照一定比例摻雜入空穴傳輸材料中。經過摻雜后，不但增加了載流子的數量而明顯提高了空穴遷移率和電導率，而且改變了空穴傳輸材料的能帶位置而改進其光電性能。這種制備方法簡單、易于操作、應用廣泛，其制備的空穴傳輸層在染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池、有機無機雜化太陽能電池等器件中具有良好的應用前景。?

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋?本發明，并不用于限定本發明。?

本發明的實施方式中，有機空穴傳輸層的制備方法中，首先將有機空穴傳輸材料與有機溶劑混合配制成有機空穴傳輸材料溶液；將金屬鹵化物與有機溶劑混合配制成金屬鹵化物摻雜劑溶液；然后將上述有機空穴傳輸材料溶液與金屬鹵化物摻雜劑溶液按一定比例混合并充分攪拌形成混合溶液。最后將混合溶液旋涂于基底上，并在一定溫度下加熱烘干，即得到所述的空穴傳輸層。?