[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

本發明涉及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。其通過溶劑蒸汽退火或過渡艙氣流退火處理可以有效地控制緩沖層材料酞菁衍生物的結晶有序度，降低薄膜表面的粗糙度，而且離子型的酞菁衍生物ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈合成方法簡單，醇溶性非常好，是對環境友好無毒無害的理想陰極界面材料。本發明的倒置結構器件中不包含酸性空穴傳輸材料PEDOT:PSS以及低功函數金屬電極，所以器件的效率與穩定性均有明顯提高。與以往研究相比，本發明方法新穎，制備工藝簡單，價格低廉，是提高太陽能電池性能的有效方法。本發明制備的該有機太陽能電池器件在500小時后仍能保持80%以上的效率，明顯高于傳統器件。

技術領域

本發明涉及一種倒置結構有機太陽能電池，具體涉及一種酞菁衍生物ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈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，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

在世界經濟大發展的前提下，能源短缺與環境污染問題已經成為了世界經濟可持續發展的瓶頸問題。太陽能由于其無污染、儲量大、可再生、分布廣、便于采集等優勢得到了人們的廣泛關注，是人們解決能源危機與環境污染的理想候選人，在全球能源戰略中具有舉足輕重的地位。

聚合物太陽能電池由于其材料合成多樣性，質量輕，成本低，易于大面積的卷對卷制備，可直接制備成柔性器件等諸多優勢已經獲得了業界人們的廣泛關注。然而，有機光電器件性能的提高可通過器件的優化來實現，包括薄膜形態的控制（Adv. Funct. Mater.,15（2005）1617–1622）,光調控（Adv. Mater., 23（2011）3465–3470），界面修飾（J. Mater. Chem. 20（2010）2 575–2598）。最近，已經有很多工作者將注意力轉移到有機光電器件的界面工藝上來。界面特性被認為是影響器件性能提高的關鍵因素之一。可以通過在有源層與金屬電極之間簡單的插入合適的界面層來明顯提高器件性能。現在有很多界面層材料被選作陽極或陰極的界面層。包括過渡金屬氧化物，共軛聚合物電解質，界面耦極注入材料等。

目前，太陽能電池器件一方面其穩定性仍需要進一步提高，另一方面有機太陽能電池材料毒性較大，對環境污染嚴重，不適合商業化，這與當前我國的國策背道而馳。因此急需找到一種對環境沒有污染的材料應用在太陽能電池中，提高太陽能電池性能和穩定性并降低有機太陽能電池對環境的污染問題，這也是電池領域的未來發展的趨勢。

發明內容

技術問題： 本發明就是針對上述問題提出來的，本發明首次提出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，該倒置有機太陽能電池以溶劑蒸汽退火或過渡艙氣流退火方法處理ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈薄膜提高了太陽能電池性能和穩定性。

技術方案：本發明的目的通過下述技術方案實現：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，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。

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。

所述空穴傳輸層材料為氧化鉬MoO₃。

所述金屬陽極的材料為Al、Ag和Au中的一種。