[發(fā)明專利]以摻雜了生物材料GHK-Cu的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011488757.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112635674B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 於黃忠;黃金珍;黃承穩(wěn);侯春利;王鍵鳴;張健開;孫亞鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);華南協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H10K30/50
• 分類號: H10K30/50;H10K30/85;H10K71/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開了以摻雜了生物材料GHK?Cu的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池及其制備方法。該有機(jī)太陽能電池器件依次層疊的陰極基底、電子傳輸層、活性層、空穴傳輸層和陽極層；所述電子傳輸層為摻雜GHK?Cu的ZnO薄膜。該有機(jī)太陽能電池中，生物材料GHK?Cu修飾ZnO可以減少ZnO表面的缺陷，有效的降低電荷復(fù)合提高電荷的傳輸和收集，提高了薄膜的電導(dǎo)率，優(yōu)化有機(jī)太陽能電池的性能；其次在ZnO中摻入的GHK?Cu，有效的提高ZnO納米粒子的結(jié)晶質(zhì)量和載流子濃度，提高載流子的傳輸效率。本發(fā)明中將GHK?Cu粉末用乙二醇甲醚與乙醇胺混合配成溶液再摻入ZnO溶液進(jìn)行共混，后加以旋涂成膜，操作簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種以摻雜了生物材料GHK-Cu 的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

聚合物太陽能電池已成為解決能源短缺的方法之一，其中包括聚合物太陽能電池和倒置聚合物太陽能電池(IPSCs)。然而，與倒置的聚合物太陽能電池相比，聚合物太陽能電池的穩(wěn)定性相對較低。IPSCs由于具有靈活性，色彩鮮艷，電池裝置結(jié)構(gòu)多樣，成本低廉和環(huán)境穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而在可再生能源領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。根據(jù)先前報(bào)道，倒置聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率接近18％。倒置聚合物太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)包括陰極電極，電子傳輸層(ETL)，活性層，空穴傳輸層(HTL)和陽極電極。其中，ETL的物理和化學(xué)性質(zhì)直接影響電子遷移和提取過程，這對于IPSCs的性能至關(guān)重要。

在IPSC中，ZnO已被廣泛用作ETL，因?yàn)橐訸nO作為ETL的IPSC具有比TiO_x和Cs₂CO，作為ETL更好的電導(dǎo)率。然而ZnO表面存在氧空位缺陷，導(dǎo)致存在許多鋅懸空鍵，這些鋅懸空鍵作為復(fù)合中心捕獲光生載流子并降低電子傳輸效率，從而限制了聚合物太陽能電池的效率。此外，ZnO納米顆粒表面上離子吸收的O₂會阻礙電子的傳輸，這將導(dǎo)致所謂的光吸收效應(yīng)。因此，制備具有良好電子傳輸和空穴阻隔性的高導(dǎo)電性ZnO ETL是非常重要。

通過在ZnO摻雜金屬氧化物(包括摻雜有堿金屬,如Sn⁴⁺，Mg²⁺和Al³⁺) 可以解決或消除該問題，以鈍化表面缺陷，增強(qiáng)電荷傳輸并改善器件性能。自組裝單分子層(SAM)，表面小分子或聚合物改性以及有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料已用于ZnO的改性表面。ZnO表面疏水性的改善和表面粗糙度的光滑度有利于增強(qiáng)器件的電導(dǎo)率。如Pu Fan等人報(bào)道的,聚合物聚苯乙烯改性的ZnO納米粒子可作為聚合物太陽能電池的電子傳輸層。但所制備的ZnO電子傳輸層相對比較粗糙，不利于電子傳輸層和活性層的相容性和對ZnO表面缺陷的抑制作用，這將阻礙電子傳輸層電導(dǎo)率的有效提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種以摻雜了生物材料GHK-Cu的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池及其制備方法。

基于此，本發(fā)明提供一種以摻雜了生物材料GHK-Cu的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池。

本發(fā)明的目的至少通過如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供的以摻雜了生物材料GHK-Cu的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池是一種以摻雜了生物材料藍(lán)銅肽(Gly-His-Lys-Cu,GHK-Cu)的 ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池。

本發(fā)明提供的有機(jī)太陽能電池中，生物材料GHK-Cu修飾ZnO可以減少 ZnO表面的缺陷，有效的降低電荷復(fù)合提高電荷的傳輸和收集，提高了薄膜的電導(dǎo)率，優(yōu)化有機(jī)太陽能電池的性能；其次在ZnO中摻入的GHK-Cu，有效的提高ZnO納米粒子的結(jié)晶質(zhì)量和載流子濃度，提高載流子的傳輸效率。

本發(fā)明提供的以摻雜了生物材料GHK-Cu的ZnO薄膜為電子傳輸層的有機(jī)太陽能電池，包括依次層疊的陰極基底、電子傳輸層、活性層、空穴傳輸層和陽極層；所述電子傳輸層為摻雜了GHK-Cu的ZnO薄膜。