[發明專利]一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010198504.4
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111430546A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 于軍勝;周暢;胡榮;李璐
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;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: 白小明

1.一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述有機太陽能電池采用反型結構，從下至上依次為：襯底、透明導電陰極ITO、ZnO電子傳輸層、光活性層、空穴傳輸層和金屬陽極層，所述ZnO電子傳輸層的制備方法為，在室溫條件下配制改性后的ZnO前驅體溶液，將改性后的ZnO前驅體溶液涂覆在所述透明導電陰極ITO表面相形成薄膜，并將所形成的薄膜進行烘烤，得到所述ZnO電子傳輸層，所述改性后的ZnO前驅體溶液的配制方法為，在乙二醇甲醚中加入醋酸鋅和乙醇胺溶解得到ZnO前驅體溶液，隨后摻雜金屬鹽和聚合物，充分溶解并混合均勻后得到改性后的ZnO前驅體溶液。

2.根據權利要求1所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述ZnO電子傳輸層的厚度為20-40nm。

3.根據權利要求1所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述改性后的ZnO前驅體溶液的配制方法為，在0.8-1.2ml乙二醇甲醚中加入80-120mg醋酸鋅和26-30mg乙醇胺溶解得到ZnO前驅體溶液，隨后摻雜1-3mg金屬鹽和1-3mg聚合物，充分溶解并混合均勻后得到改性后的ZnO前驅體溶液。

4.根據權利要求3所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述改性后的ZnO前驅體溶液的配制方法為，在1ml乙二醇甲醚中加入100mg醋酸鋅和28mg乙醇胺溶解得到ZnO前驅體溶液，隨后摻雜1-3mg金屬鹽和1-3mg聚合物，充分溶解并混合均勻后得到改性后的ZnO前驅體溶液。

5.根據權利要求3或4所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述金屬鹽為CsF，所述聚合物為PEIE。

6.根據權利要求1所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述光活性層由混合溶液制備而成，所述混合溶液包括電子給體材料PTB7-Th與電子受體材料PC₇₁BM，所述混合溶液中所述電子給體材料PTB7-Th與所述電子受體材料PC71BM的質量百分比為1∶1.5，所述光活性層的厚度為80-120nm。

7.根據權利要求1所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，

所述空穴傳輸層的材料為MoO₃，所述空穴傳輸層的厚度為5-20nm。

8.根據權利要求1所述的一種基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池，其特征在于，所述金屬陽極層的材料為Ag或Al，所述金屬陽極層的厚度為100-200nm。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的基于ZnO電子傳輸層改性的有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對襯底及透明導電陰極ITO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、印刷或噴涂改性后的ZnO前驅體溶液形成薄膜，將薄膜進行烘烤，制備得到ZnO電子傳輸層；

(3)在ZnO電子傳輸層上采用旋涂、噴涂、自組裝、噴墨打印或絲網打印的方式制備光活性層，在低于2.5×10^-4Pa的真空下放置過夜；

(4)在光活性層上蒸鍍MoO₃制備空穴傳輸層；

(5)在空穴傳輸層上蒸鍍金屬陽極，得金屬陽極層。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中烘烤溫度為180-220℃，烘烤時間為50-70min。