[发明专利]一种免退火的有机太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及的是一种免退火的有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机太阳能电池由于制备简单、质量轻、成本小以及可以大面积生产的优点受到广大研究者的青睐。传统的有机太阳能电池以PEDOT:PSS作为空穴传输层，但是PEDOT:PSS因具有酸性对ITO有腐蚀性的缺点，不利于制备长期稳定的有机太阳能电池。所以发展倒置的有机太阳能电池，其结构是自下而上包括衬底阴极、电子修饰层、有机吸光层、空穴修饰层和阳极电极。这样的结构以金属氧化物（ZnO，TiO₂，Al₂O₃）为电子传输层，提高了电池的稳定性，避免了PEDOT:PSS的使用对ITO的腐蚀。然而高效的有机聚合物太阳能电池的获得往往需要进一步的热退火，但是热退火将破坏电池的结构，影响电池的性能。进而发展免退火的电池成为了研究者的一大热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种免退火的有机太阳能电池及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种免退火的有机太阳能电池的制备方法，其步骤如下：

（1）在玻璃基板上涂有图案的透明氧化物ITO，将ITO作为阴极；

（2）在ITO上旋涂一层ZnO，再在ZnO薄膜上旋涂一层PEIE作为双层的电子传输层；

（3）在双层电子传输层上旋涂聚合物给体-受体的混合物溶液，得到活性层；聚合物给体-受体是：P3HT和PCBM；

（4）在活性层上蒸镀空穴传输层；

（5）在空穴传输层上蒸镀金属材料，生成有机太阳能电池的阳极。

所述的聚合物给体-受体的混合物溶液是18mg的P3HT和18mg的PCBM溶于1mL的氯苯中。

所述的空穴传输层材料为MoO₃或PEDOT:PSS。

所述的金属材料为铝或银。

所述的制备方法制得的有机太阳能电池。

本发明通过用PEIE覆盖的ZnO组成的双层作为电子传输层，制备了高效的免退火的有机太阳能电池，该电池远远的高于了单独的PEIE和ZnO电子传输层太阳能电池的转换效率。本发明的有机太阳能电池有效的提高了电荷在有机层和电子传输层之间传输效率，减小了电荷在界面的复合。

附图说明

图1是聚合物太阳能电池的结构示意图；其中，1阴极、2电子传输层、3有机活性层、4空穴传输层、5阳极。

图2是实施例1所制有机太阳能电池的I-V曲线图。

图3是实施例2所制有机太阳能电池的I-V曲线图。

图4是实施例3所制有机太阳能电池的I-V曲线图。

图5是实施例4所制有机太阳能电池的I-V曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

下面结合结构示意图和具体实施例对本发明的实施方式做进一步的说明

图1所示，阴极1为在玻璃上涂覆ITO。电子传输层2为ZnO和PEIE。有机活性层3是具有电子给体和电子受体的混合物，其中电子给体材料为P3HT；电子受体材料为PCBM。空穴传输层4的材料可以使用常用的MoO₃，也可以是PEDOT:PSS即poly（3,4-ethylenediox-ythiophene）:poly（styrenesulfonate）。阳极5材料选用常见的金属银和铝。

实施例1

第一步，先制备ZnO纳米颗粒，把0.799g醋酸锌和0.337g的氢氧化钾溶于50mL的甲醇溶液中，然后在63℃下搅拌两小时，得到白色沉淀，通过离心机离心出白色颗粒，再重新溶解在甲醇中再次冲洗，再离心，反复冲洗3遍，最后得到的白色沉淀以0.5mg/mL溶解于甲醇中，备用。PEIE从SigmaAldrich购买，PEIE溶液是将PEIE稀释到二甲氧基乙醇中，浓度为PEIE在溶液中占0.04%（重量比）。或参照文献Y.Zhou,et al,A universal method to produce low-work function electrodesfor organic electronics,Science,336,(2012)327-332。

第二步，配置P3HT:PCBM有机活性层溶液，18mg的P3HT（aldrich）和18mg的PCBM（SigmaAldrich）溶于1mL的氯苯中，在暗处搅拌8小时，备用。