[發明專利]一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201911399765.6
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111162176B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張大勇;楊根杰;李嘉文;于軍勝
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;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: 軒勇麗

1.一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，所述有機太陽能電池采用反型結構，從下到上依次為襯底，透明導電陰極ITO，ZnO陰極緩沖層，光活性層，MoO₃陽極緩沖層，金屬陽極，其特征在于，所述活性層旋涂前，對滴覆在ZnO陰極緩沖層上的活性層溶液進行超聲振蕩，促使溶液形成體積較小的小分子非富勒烯材料沉積在溶液下方，體積較大的聚合物分子材料富集在溶液上方的垂直相梯度分布形態。

2.根據權利要求1所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述光活性層由電子給體材料PBDB-T與受體非富勒烯材料ITIC的混合溶液制備而成，厚度范圍為50～300nm。

3.根據權利要求2所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中PBDB-T和ITIC的質量百分比為1:6～6:1，所述混合溶液的濃度為10～30mg/mL。

4.根據權利要求1所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述ZnO陰極緩沖層的厚度范圍為20～50nm。

5.根據權利要求1所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述金屬陽極材料為Ag、Al或Au中的任意一種或多種，所述金屬陽極的薄層厚度范圍為100～200nm。

6.根據權利要求1所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述襯底材料為玻璃或透明聚合物。

7.根據權利要求6所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述透明聚合物材料為聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、氯醋樹脂或聚丙烯酸的任意一種或多種。

8.根據權利要求1-7任一項所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，具體的制備方法包括：

(1)對由透明襯底及透明導電陰極ITO所組成的基板進行清洗，清洗后用氮氣吹干；

(2)在透明導電陰極ITO表面旋轉涂覆、印刷或噴涂陰極緩沖層ZnO溶膠凝膠前驅溶液，并進行熱退火；

(3)將活性層溶液滴覆在ZnO陰極緩沖層上后進行超聲振蕩；

(4)振蕩輔助處理后采用旋涂工藝制備PBDB-T:ITIC光活性層；

(5)在真空度為3*10^-3Pa條件下，在光活性層表面蒸鍍MoO₃，制備得到陽極緩沖層；

(6)在真空度為3*10^-4Pa條件下，蒸鍍金屬陽極。

9.根據權利要求8所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟(2)中陰極緩沖層熱退火溫度范圍在200～250℃，時間范圍為1～2h；所述熱退火方式采用恒溫熱臺加熱、烘箱加熱、遠紅外加熱、熱風加熱的任意一種或多種。

10.根據權利要求8所述的一種振蕩輔助旋涂工藝制備具有垂直相梯度分布光活性層的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟(3)中超聲處理工藝的超聲時間范圍為1～5min，頻率范圍20kHz～50kHz。