[發明專利]一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710136875.8
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106816533B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 張宏梅;鄭爽
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 沈進

1.一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池，其特征在于：所述倒置有機太陽能電池的結構自下至上分別為：透明襯底、透明陰極、陰極緩沖層、吸光層、空穴傳輸層和金屬陽極，其中陰極緩沖層為酞菁衍生物薄膜ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈，陰極緩沖層ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈由ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈溶液旋涂形成緩沖層薄膜后經退火處理制得，其退火處理如下：放置在充滿乙醇蒸汽的環境中退火20min，或者在過渡倉中用循環的惰性氣體流進行氣流退火20min。

2.根據權利要求1所述的一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池，其特征在于：所述吸光層中，電子給體材料為聚3-已基噻吩P3HT ，電子受體材料為[6,6]-苯基 C₆₁-丁酸甲酯PC₆₁BM，其聚3-已基噻吩P3HT 和[6,6]-苯基 C₆₁-丁酸甲酯PC₆₁BM的質量比為1:1。

3.根據權利要求1所述的一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池，其特征在于：所述空穴傳輸層材料為氧化鉬MoO₃。

4.根據權利要求1所述的一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池，其特征在于：所述金屬陽極的材料為Al、Ag和Au中的一種。

5.根據權利要求1所述的一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池，其特征在于：所述透明陰極的材料為氧化銦錫ITO。

6.根據權利要求1所述的一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池，其特征在于：所述透明襯底的材料為透明玻璃。

7.根據權利要求1-6任一項所述的一種酞菁衍生物薄膜作為陰極緩沖層的倒置有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：

1）透明陰極及透明襯底使用ITO導電玻璃，將刻蝕好并清洗干凈的ITO導電玻璃用氮氣吹干并進行15min的紫外線臭氧UV-ozone處理；

2）陰極緩沖層的制備：在ITO導電玻璃上旋涂ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈溶液，其旋涂過程為先低轉速700r/min旋轉10s，再高轉速3000r/min旋轉60s，形成緩沖層薄膜，然后進行退火處理；所述退火處理為將基片放置在充滿乙醇蒸汽的環境中退火20min，或者用循環的惰性氣體流對基片進行氣流退火20min；

3）吸光層的制備：在充滿N₂的手套箱中，以800rpm的轉速將P3HT：PC₆₁BM溶液旋涂到陰極緩沖層上，旋涂時間為60s，然后室溫條件下自然晾干1小時后再進行120℃退火20分鐘處理，形成吸光層；

4）空穴傳輸層的制備：利用真空蒸鍍設備在吸光層上蒸鍍空穴傳輸材料氧化鉬；蒸鍍的速率為0.1 ?/s ~0.5 ?/s，其蒸鍍的氣壓環境小于3×10^-4 Pa；

5）金屬陽極的制備：利用真空蒸鍍設備在空穴傳輸層上蒸鍍金屬，形成金屬陽極，金屬陽極的厚度為80nm~120nm，蒸鍍速率為5 ?/s ~8 ?/s，其蒸鍍的氣壓環境小于3×10^-4 Pa。