[發明專利]包含聚氨基酸電子收集層的有機太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201711377629.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109935700A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 周惠瓊;鄭眾
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種包括聚氨基酸的電子收集層。

2.權利要求1所述的電子收集層，其中，所述電子收集層可以為太陽能電池電子收集層，例如為有機太陽能電池電子收集層；

所述聚氨基酸可以為聚賴氨酸、聚亮氨酸或其混合物；

優選地，所述聚氨基酸的數均分子量為1-50萬，例如10-40萬，如為20萬；其分子量分布為1.5-3.0，例如為2.0-2.5，如2.3。

3.聚氨基酸作為電子收集層的用途，例如太陽能電池電子收集層的用途，如有機太陽能電池電子收集層的用途；

所述聚氨基酸具有權利要求2中所述定義。

4.一種包含權利要求1或2所述的電子收集層的有機太陽能電池。

5.權利要求4所述的有機太陽能電池，其中，還包括鋁電極、活性層、PEDOT:PSS和導電基底ITO；

優選地，所述有機太陽能電池中，鋁電極、電子收集層、活性層、PEDOT:PSS和導電基底ITO依次排布；

優選地，所述鋁電極的厚度為50-150nm，例如為80-120nm，如100nm；

優選地，所述活性層為活性層給體材料與活性層受體材料的組合，例如為PTB7-Th：IEICO-4F；

優選地，所述活性層的厚度為50-150nm，例如為100-130nm，如120nm。

6.權利要求4或5所述的有機太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

S1.配制聚氨基酸溶液；

S2.將PEDOT:PSS旋涂在導電基底ITO上；

S3.制備活性層；

S4.將步驟S3制備的活性層旋涂于步驟S2中制備得到的PEDOT:PSS上，并進行退火；

S5.將步驟S1得到的聚氨基酸溶液旋涂于步驟S4得到的樣品的活性層上；

S6.將步驟S5得到的樣品進行蒸鍍鋁。

7.權利要求6所述的制備方法，步驟S1中，所述聚氨基酸具有權利要求2中所述定義；

優選地，所述聚氨基酸溶液為由聚氨基酸溶于醇類溶劑中形成的溶液，其濃度為0.1-1.0mg/mL，例如為0.3-0.7mg/mL，如0.5mg/mL；

任選地，所述聚氨基酸溶液中還含有冰醋酸，其用量與所述醇類溶劑的體積比為0.0005-0.005:1，例如0.0025:1；

優選地，所述聚氨基酸溶液在使用前在惰性氣體氛圍中攪拌，例如氮氣環境下攪拌3-5小時。

8.權利要求6或7所述的制備方法，步驟S2中，所述旋涂前可以對導電基底ITO進行前處理，所述前處理步驟包括：將導電基底ITO使用水(如去離子)、酮類溶劑(如丙酮)，醇類溶劑(如異丙醇)超聲清洗，洗滌完畢后置于醇類溶劑中待用；

優選地，所述前處理還包括將洗凈的導電基底ITO使用紫外臭氧處理；

優選地，所述旋涂完成后還包括退火處理，例如將旋涂后的材料于100-200℃退火處理，如在165℃退火處理15分鐘。

9.權利要求6-8任一項所述的制備方法，步驟S3中，所述活性層的制備方法為將活性層給體材料與受體材料溶解于鹵代烴類溶劑(如氯苯)中加熱處理；

優選地，所述活性層給體材料選自有機太陽能電池給體材料，例如PTB7-Th；所述活性層受體材料選自有機太陽能電池受體材料，例如IEICO-4F；所述活性層給體材料與活性層受體材料的質量比為(0.5-2.0):1.5，例如1:1.5；

所述加熱的溫度為30-100℃，例如60℃。

10.權利要求6-9任一項所述的制備方法，步驟S4中，所述旋涂的角速度可以為200-1800轉/分鐘，例如1000轉/分鐘；

步驟S4中，所述旋涂在惰性氣體氛圍中進行，例如在氮氣環境中進行；

步驟S4中，所述退火處理的溫度可以為100-200℃，例如160℃；

優選地，步驟S5中，所述旋涂的角速度為1000-7000轉/分鐘，例如4000轉/分鐘；

優選地，步驟S6中，所述蒸鍍鋁在真空蒸鍍倉中進行。