[發明專利]一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710764156.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107565029A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 于軍勝;范譜;鄭丁;楊根杰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司51230
• 代理人: 廖祥文

1.一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池，其特征在于，該有機太陽能電池采用反型結構，包括從下到上依次設置的襯底層、透明導電陰極層、陰極緩沖層、光活性層、陽極緩沖層及金屬陽極層；

其中，

所述陰極緩沖層為ZnO納米顆粒分散液和由溶膠凝膠法制備的ZnO前驅體溶液按一定比例混合，且經由熱退火后形成的固體薄膜；

混合溶液中，ZnO納米顆粒分散液和ZnO前驅體溶液的質量百分比比例分別為：

ZnO納米顆粒80％～98％；

ZnO前驅體2％～20％。

2.根據權利要求1所述的一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池，其特征在于，所述光活性層厚度為50～300nm，主要由電子給體材料PTB7-TH與電子受體材料PC₇₁BM的混合溶液制備而成的固體薄膜；

其中，

所述混合溶液中PTB7-TH和PC₇₁BM的質量百分比為1:15～6:1；

所述混合溶液的濃度為10～30mg/ml。

3.根據權利要求1所述的一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池，其特征在于，所述陽極緩沖層材料為MoO₃，MoO₃的厚度為5～20nm。

4.根據權利要求1所述的一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池，其特征在于，所述金屬陽極層的厚度為100～200nm，其中的金屬材料為Ag、Al、Au中的一種或兩種以上的混合物。

5.根據權利要求1所述的一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池，其特征在于，所述透明導電陰極層材料為聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、氯醋樹脂、聚丙烯酸中的一種或兩種以上的混合物。

6.一種基于混合ZnO陰極緩沖層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

1)將透明導電陰極層覆蓋在襯底層上構成電池基板，將電池基板清洗后用氮氣風干；

2)取ZnO納米顆粒分散液并用乙醇稀釋10～100倍，再將ZnO前驅體溶液摻入ZnO納米顆粒分散液中，攪拌12h，制備得到ZnO納米顆粒分散液與ZnO前驅體溶液的混合溶液；

3)在電池基板上的透明導電陰極層表面旋轉涂覆、印刷或噴涂制備的混合溶液，并進行熱退火，形成固態的陰極緩沖層；

4)在陰極緩沖層上采用旋涂、噴涂、自組裝、噴墨打印或絲網印刷的方式制備光活性層；

5)在真空度為3×10³Pa條件下,在光活性層表面蒸鍍MoO₃，制備得到陽極緩沖層；

6)在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，ZnO前驅體溶液中包括以下重量比的成分：60％～80％的醋酸鋅，20％～40％的乙醇胺。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，熱退火的溫度在150～250℃，熱退火時間為40～80min。

9.根據權利要求6或8所述的制備方法，其特征在于，所述熱退火采用恒溫熱臺加熱、烘箱加熱、遠紅外加熱、熱風加熱的一種或兩種以上的方式。