[發明專利]一種穩定的有機太陽能電池及其制備方法

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• 申請號: 201811333084.5
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109473553A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 葉軒立;徐翔;肖經洋;張桂傳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種穩定的有機太陽能電池及其制備方法。制備方法包括如下步驟：將ZnO前驅液旋涂于ITO層，制得電子傳輸層，再旋涂C₆₀?SAM溶液作作為修飾層，將給體材料與受體材料溶解，旋涂在修飾層上，蒸鍍氧化鉬，蒸鍍銀作為電池正極，制得一種穩定的有機太陽能電池。本發明提供的有機太陽能電池，創新性地通過用綠色溶劑鄰二甲苯來代替氯苯做活性層的加工溶劑，提高了光照穩定性；創新性地通過用修飾層來修飾氧化鋅電子傳輸層，提高了能量轉換效率和熱穩定性。所述的太陽能電池具有較高的能量轉換效率和優良的光照穩定性。

技術領域

本發明涉及有機光電器件技術領域，具體涉及一種穩定的有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術

隨著全球能源危機與環境問題的日益嚴峻，太陽能作為一種可再生的綠色能源，成為了全球研究的熱點。太陽能電池是太陽能的主要利用方式，與傳統的硅太陽能電池相比，有機太陽能電池具有成本低、質量輕、可溶液加工，特別是易于大面積制備的優點，因此具有非常廣泛的研究價值和應用前景。目前，單節有機太陽能電池的最高能量轉換效率已超過14％(Advanced Materials,2018,DOI:10.1002/adma.201800868)。同時，有機吸光層材料具有吸收光譜不連續，通過采用對近紅外區域有吸收的材料可以做成半透明且隔熱的器件。因此，有機太陽能電池在建筑物玻璃以及汽車玻璃上有巨大的應用前景。

目前，同時實現高的能量轉換效率并且好的穩定性能仍面臨著較大的挑戰，為了實現高的效率，往往會在活性層溶液中加入有機添加劑(DIO,CN等等)，這些添加劑會通過改善有機薄膜的形貌來提高效率，但是因為添加劑的存在會在活性層中形成不太穩定的亞穩相，對整個器件的穩定性帶來了問題。因此，為了提高器件的穩定性，一般不考慮添加劑的作用。也有通過對有機活性層中的給體材料和受體材料進行分子結構改造，通過引入一些穩定的結構單元來提高材料的玻璃轉化溫度TG，玻璃轉化溫度的提高能顯著提高器件在暗態下的穩定性，但是可能會對器件的效率產生不利的影響同時也帶來了化學合成上的難題。在有機太陽能電池中，穩定性主要包括光穩定性以及熱穩定性。從實現商業化的角度來考慮，提高電池的穩定性是十分必要的。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種穩定的有機太陽能電池及其制備方法。能在基本不影響提高器件的效率的同時實現優良的光穩定性性能并且提高熱穩定性。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

本發明提供的一種穩定的有機太陽能電池，包括襯底和有機太陽能電池元件，所述有機太陽能電池元器件依次包含透明陰極、電子傳輸層、修飾層、活性層、空穴傳輸層以及陽極，所述修飾層為C₆₀-SAM，所述電子傳輸層是通過C₆₀-SAM修飾層來修飾。

進一步地，所述襯底為玻璃；所述透明陰極為ITO層，涂覆在襯底上；所述電子傳輸層為氧化鋅(ZnO),厚度為30-40nm；所述修飾層為C₆₀-SAM,厚度為2-3nm；所述活性層為質量比為1：1.5-1.6的PTB7-th與IEICO-4F的混合物，厚度為100-110nm；所述的空穴傳輸層為氧化鉬，蒸鍍厚度為8-12nm；所述的陽極為銀，厚度為100-110nm。

進一步地，所述一種穩定的有機太陽能電池的制備方法包括以下步驟：

(1)清洗涂覆有ITO層的玻璃襯底并干燥；

(2)將ZnO前驅液旋涂于ITO層上作為電子傳輸層，轉速為3000-4000rpm，厚度為25-30nm；然后190-210℃條件下熱退火處理30-60min；

(3)將C₆₀-SAM溶液旋涂在氧化鋅(ZnO)電子傳輸層上，轉速2000-4000rpm，厚度為2-4nm；然后90-100℃條件下熱退火處理10-15min；