[發明專利]一種具有可調功函數的透明電極及其制備方法和應用、有機太陽能電池

有效

• 申請號: 202110776964.5
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113471368B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 楊津津;李輝;唐正;馬在飛
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/44
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬叢

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種具有可調功函數的透明電極及其制備方法和應用。本發明提供了一種具有可調功函數的透明電極的制備方法，包括以下步驟：在ITO基底上涂覆含氨基聚合物溶液，退火，得到電極修飾層；將所述電極修飾層進行氧等離子體處理，得到所述具有可調功函數的透明電極。本發明對電極修飾層進行氧等離子體處理，可以使高能氧離子注入到電極修飾層表面并形成新的界面偶極子，達到改變整個基底的表面功函數。同時，經過氧等離子體處理后的電極功函數具有較好的穩定性。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種具有可調功函數的透明電極及其制備方法和應用、有機太陽能電池。

背景技術

有機太陽能電池(OSC)一般是三明治結構，也就是包括了陽極、陰極以及夾在中間的有機活性層。常見的有機太陽能電池有正裝和倒裝兩種結構，倒裝結構中陰極一般是由透明導電層附著于透明基底上，陽極由金屬構成，正裝結構也是如此，區別僅在于透明導電層上的界面修飾層不同。

氧化銦錫(ITO)導電薄膜具有優異的導電性和透明特性被廣泛應用于有機光電子領域，在有機太陽能電池中ITO可以放在陰極收集電子也可以作為陽極收集空穴，同時還可以作為光入射窗口。但是對于有機光伏器件而言，我們希望陰極功函數越低越好(有利于電子的傳輸)，陽極功函數越高越好(有利于空穴的傳輸)，而ITO的功函數位于常見陰極和陽極功函數之間，且其功函數與活性層的最高占據軌道(HOMO)，最低未占據軌道(LUMO)都無法匹配形成歐姆接觸，這意味著ITO并不是優異的陰極或陽極。

針對上述問題，目前主要是通過使用陰極界面修飾層使得電極與活性層之間形成歐姆接觸，常見的陰極界面修飾層包括氧化鋅或含氨基聚合物。例如，在周印華課題組發表的Science 2012,336(6079),327-332.中首次介紹了將聚乙烯亞胺(PEIE)應用于太陽能電池陰極，即在ITO玻璃電極上旋涂PEIE修飾ITO的功函數，使電極和活性層形成歐姆接觸，使電子更好的被抽取收集。但是上述陰極界面修飾層修飾后的ITO的功函數只能滿足其作為陰極的要求，并不能夠作為陽極使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有可調功函數的透明電極及其制備方法和應用、有機太陽能電池，所述制備方法可以使透明電極的功函數可調至滿足太陽能電池陽極對電極功函數的要求，最終使其既可以作為陰極使用也可以作用陽極使用。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種具有可調功函數的透明電極的制備方法，包括以下步驟：

在ITO基底上涂覆含氨基聚合物溶液，退火，得到電極修飾層；

將所述電極修飾層進行氧等離子體處理，得到所述具有可調功函數的透明電極。

優選的，所述氧等離子體處理的條件為：氧氣流量為10～15cm³/min；氧氣分壓為0.12mbar，等離子發生器的功率≤80W，系統壓力為0.2mbar，處理時間為5～100s。

優選的，所述含氨基聚合物溶液中含氨基聚合物包括聚乙烯亞胺或聚醚酰亞胺；

所述含氨基聚合物溶液的質量濃度為0.04～0.4％。

優選的，所述涂覆的方式為旋涂；

所述旋涂的轉速為3000rpm，時間為40～60s。

優選的，所述退火的溫度為100℃，時間為5min。

本發明還提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的具有可調功函數的透明電極，所述具有可調功函數的透明電極的功函數的可調范圍為4.0～5.2eV。

本發明還提供了上述技術方案所述具有可調功函數的透明電極在有機太陽能電池、有機發光二極管和有機場效應晶體管中的應用。