[发明专利]一种有机太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种有机太阳能电池器件，包括依次层叠设置的第一电极、光活性层、空穴传输层和第二电极，其特征在于，所述光活性层包括电子受体材料和电子给体材料，所述电子受体材料为氮化石墨烯，所述氮化石墨烯在所述第一电极上形成泡沫状薄膜，所述氮化石墨烯具有三维网络型结构，所述电子给体材料部分渗透于所述氮化石墨烯中，部分富集于所述空穴传输层一侧形成电子给体富集层，所述氮化石墨烯与所述电子给体材料形成体异质结结构，所述第一电极为导电玻璃，所述第二电极为金属电极。

2.如权利要求1所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述氮化石墨烯形成的薄膜厚度为10-100nm。

3.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述氮化石墨烯中氮元素的质量含量为0.1％-14％。

4.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述氮化石墨烯在靠近所述第一电极的一侧形成电子受体富集层。

5.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述电子给体材料为含噻吩单元的材料、含二噻吩并苯单元的材料和含二噻吩并噻咯单元的材料中的至少一种。

6.如权利要求5所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述电子给体材料为聚3-己基噻吩、聚[[9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑-2,7-二基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5-噻吩二基]和5；5’-二[(4-(7-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑[3,4-c]嘧啶]-3；3’-二-2-乙基己基亚甲硅基-2；2’二噻吩中的至少一种。

7.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述光活性层的厚度为30-250nm。

8.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述导电玻璃为FTO或ITO导电玻璃。

9.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述金属电极的材质为金属铝、银或金。

10.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池器件，其特征在于，所述空穴传输层的材质为三氧化钼或聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)。

11.一种有机太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将氮化石墨烯超声分散于水与聚乙二醇形成的混合溶剂中，得到氮化石墨烯分散液；将所述氮化石墨烯分散液涂覆在第一电极上，然后经热处理去除所述聚乙二醇，得到氮化石墨烯泡沫状薄膜，所述氮化石墨烯泡沫状薄膜具有三维网络型结构，所述第一电极为导电玻璃；

再在所述氮化石墨烯泡沫状薄膜上涂覆电子给体材料，所述电子给体材料部分渗透到氮化石墨烯中，部分沉积在氮化石墨烯薄膜上形成电子给体富集层，所述电子受体材料与所述电子给体材料形成体异质结结构，从而得到光活性层，再在所述光活性层上依次蒸镀制备空穴传输层和第二电极，得到有机太阳能电池器件，所述第二电极为金属电极。

12.如权利要求11所述的有机太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，所述氮化石墨烯泡沫状薄膜的厚度为10-100nm。

13.如权利要求11或12所述的有机太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，所述氮化石墨烯分散液的浓度为0.1～10mg/mL。

14.如权利要求11或12所述的有机太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，所述涂覆的方式包括刮涂、旋涂；所述热处理在200℃-500℃下进行。

15.如权利要求11或12所述的有机太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为1000-5000，所述混合溶剂中聚乙二醇的质量浓度为2-10％。

16.如权利要求11或12所述的有机太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，所述氮化石墨烯采用如下方式制备得到：

取氧化石墨烯，置于氨气和氮气的混合气氛中，在600-1000℃下加热0.5-3小时，停止加热后，保持混合气流，待降至室温，停止通入氨气，得到氮化石墨烯。