[發(fā)明專利]一種適用于室內熱光源照明環(huán)境下光電轉換的有機光伏器件及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112420932B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 殷航;陳志豪;郝曉濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H10K85/20
• 分類號: H10K85/20;H10K30/50;H10K30/20;H10K71/12
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

1.一種適用于室內熱光源照明環(huán)境下光電轉換的有機光伏器件，其特征在于，從下至上分別為透明導電襯底、電子傳輸層、有機光敏活性層、空穴傳輸層、金屬電極，所述有機光敏活性層包括高分子聚合物、窄帶隙非富勒烯分子；

所述高分子聚合物為PM6、PM7或PTB7-Th，所述窄帶隙非富勒烯分子為Y6、IEICO-4F或IT-4F，由高分子聚合物、窄帶隙非富勒烯分子制備成光敏體異質結活性層，所制備的光敏體異質結活性層分別為PM6:Y6、PM7:IT-4F、PTB7-Th:IEICO-4F三個體系之一；體異質結活性層的給體、受體質量比分別為PM6:Y6＝1:1.5，PM7:IT-4F＝1:1.5，以及PTB7-Th:IEICO-4F＝1:1.8；

光敏體異質結活性層薄膜的厚度三個體系均在130nm-150nm范圍內。

2.根據權利要求1所述的適用于室內熱光源照明環(huán)境下光電轉換的有機光伏器件，其特征在于，所述透明導電襯底為ITO導電玻璃基底，電子傳輸層為氧化鋅，所述空穴傳輸層為為三氧化鉬。

3.一種制備如權利要求2所述適用于室內熱光源照明環(huán)境下光電轉換的有機光伏器件的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)將ITO導電玻璃基底放入超聲機中清洗，清洗液按順序分別為去離子水、無水乙醇、丙酮、異丙醇，每種清洗液下超聲清洗20分鐘；

(2)將ITO導電玻璃基底放入紫外照射機中，紫外光照射15分鐘；

(3)在ITO導電玻璃基底上旋涂溶膠凝膠法制備的ZnO前驅液，旋涂后將基底置于加熱板之上，200℃退火1小時；

(4)制備有機光敏活性層，包括：將給體高分子聚合物及受體窄帶隙非富勒烯分子溶解于高純無水氯苯溶劑中，在30-50℃的溫度條件下加熱攪拌至少4小時獲得充分溶解的溶液；將退火完成的基底及活性層溶液移入氮氣保護的手套箱中，將活性層溶液旋涂在ZnO電子傳輸層之上；

(5)將步驟(4)得到的樣品移入真空蒸鍍倉，待倉室氣壓降至3×10^-4Pa以下，蒸鍍制備MoO₃薄膜為空穴傳輸層，厚度為8nm；

(6)在空穴傳輸層上蒸鍍金屬Ag電極，厚度為100nm。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，上述步驟(4)中的有機光敏活性層的具體制備工藝如下：

a、用高精度電子天平稱量高分子聚合物和窄帶隙非富勒烯分子，三種高分子聚合物給體均稱量10.0mg、窄帶隙非富勒烯分子受體按照比例分別稱量Y6?15mg，IEICO-4F?15mg，IT-4F18mg；

b、將稱好的高分子聚合物、窄帶隙非富勒烯分子倒入樣品瓶中，在氮氣保護的手套箱氛圍下，向樣品瓶中加入0.85-1.25ml高純無水氯苯溶劑，放置到磁力加熱攪拌器上在30-50℃的溫度條件下加熱攪拌至少4h，得到充分溶解好的溶液；

c、在氮氣氛圍下，向活性層溶液中按0.5％vol比例加入氯萘添加劑，繼續(xù)攪拌30分鐘后即可用于旋涂制備活性層；

d、在氮氣氛圍下，使用旋涂儀將制備好的活性層溶液旋涂在ZnO電子傳輸層上，轉速為1500-2500轉/分鐘，得到厚度在130nm-150nm范圍內的體異質結有機活性層。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，高純無水氯苯溶劑純度為99.99％,濃度為15-20mg/ml。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，ZnO前驅液的制備方法如下：將70mg乙醇胺，250mg乙酸鋅，2.5ml乙二醇甲醚共混于試劑瓶，攪拌反應12小時，靜置2小時。