[發(fā)明專(zhuān)利]一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910032062.3
• 申請(qǐng)日: 2019-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109817809A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉軒立;張桂傳;任敏潤(rùn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L51/42
• 分類(lèi)號(hào): H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

1.一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，該三元有機(jī)太陽(yáng)電池依次包括層疊的襯底、陽(yáng)極、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層以及陰極；所述的活性層依次包括層疊的電子給體層和電子受體層，所述的電子受體層由兩種不同電子受體材料共混組成；

所述電子給體層材料的結(jié)構(gòu)式如式(1)所示：

其中n為1～10000的自然數(shù)，R為1～30個(gè)碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一個(gè)或者多個(gè)碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一種以上官能團(tuán)取代，或C1～C30烷基上一個(gè)或多個(gè)氫原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一種以上官能團(tuán)取代；

所述電子受體材料的結(jié)構(gòu)為A-B-A結(jié)構(gòu)，A選自以下結(jié)構(gòu)中的一種：

其中R₁、R₂和R₃為1～30個(gè)碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一個(gè)或者多個(gè)碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一種以上官能團(tuán)取代，或C1～C30烷基上的一個(gè)或多個(gè)氫原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一種以上的官能團(tuán)取代；

B選自以下結(jié)構(gòu)中的一種：

其中R₁和R₂為1～30個(gè)碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一個(gè)或者多個(gè)碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一種以上官能團(tuán)取代，或C1～C30烷基上的一個(gè)或多個(gè)氫原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一種以上的官能團(tuán)取代。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，所述活性層的厚度為50nm～200nm，所述活性層中的電子給體層的厚度為30～100nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，所述陽(yáng)極為ITO，所述陽(yáng)極的厚度為100～200nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，所述空穴傳輸層為PEDOT:PSS，所述空穴傳輸層的厚度為30～50nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，所述電子傳輸層為PFN-Br，所述電子傳輸層的厚度為3～5nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，所述陰極為Ag，所述陰極的厚度為80～120nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池，其特征在于，所述襯底為透明玻璃。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)清洗涂覆有ITO層的玻璃襯底并干燥；

(2)將PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO層上作為空穴傳輸層，轉(zhuǎn)速為3000～4000rpm，厚度為30～50nm；然后在140～160℃熱退火處理10～20min；

(3)將電子給體層材料溶于有機(jī)溶劑中配制得到濃度為8～10mg mL^-1的給體溶液并進(jìn)行加熱攪拌，將給體溶液旋涂于空穴傳輸層上，制備得到厚度為30～100nm的電子給體層，將電子給體層在60～160℃條件下退火5～20min；將兩種不同的電子受體材料按照1％～99％：99％～1％的比例溶于有機(jī)溶劑中配制得到濃度為10～20mg mL^-1的受體混合溶液并進(jìn)行加熱攪拌，將受體混合溶液旋涂在電子給體層上，制備厚度為20～100nm的電子受體層，然后在60～160℃條件下退火5～20min；

(4)將PFN-Br旋涂于電子受體層上作為電子傳輸層，厚度為3～5nm；

(5)在電子傳輸層上真空蒸鍍厚為80～120nm的Ag陰極。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，在配制給體溶液時(shí)，所述給體溶液并進(jìn)行加熱攪拌中，所述加熱的溫度為80～100℃，所述攪拌的時(shí)間為10～12h。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種三元有機(jī)太陽(yáng)電池的制備方法，其特征在于，在配制受體混合溶液時(shí)，所述受體混合溶液并進(jìn)行加熱攪拌中，所述加熱的溫度為60～80℃，所述攪拌的時(shí)間為10～12h。