[发明专利]一种有机‑无机杂化电荷注入层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机太阳能电池领域，尤其涉及一种有机-无机杂化电荷注入层的制备方法。

背景技术

有机太阳能电池经过几十年的发展，与硅基太阳能电池相比，因其潜在的低成本、柔性、轻巧、大面积应用而受到广泛关注。由于高分子材料与金属电极之间存在能级不匹配的问题，为了提高电荷传输和收集能力，聚合物活性层/电极的界面修饰工作已广泛开展。因此，聚合物层的形貌的精确控制是提高器件转换效率的至关重要的因素。为了修饰活性层/电极层之间的界面，有许多相关的缓冲层，像传统的 PEDOT:PSS，因其高透明性、高功函、高导电率而被广泛应用。然而由于其本身的酸性会腐蚀ITO层的铟离子，使其扩散到缓冲层甚至是活性层，因而会导致器件性能的退化，所以倒置器件作为一种新的器件结构而得以研究。倒置器件中ITO作为阴极，涉及到阴极缓冲层的研究，诸如碳酸铯，金属氧化物，金属等都可以显示出良好的电子收集能力，都是常见的电子传输材料，但是为了进一步提高载流子的收集能力，倒置器件中阴极界面层的修饰仍需更大的努力。传统的制备电荷传输层方法有真空热蒸镀，但是真空热蒸镀成膜法由于受真空腔体尺寸的限制，制备较大面积的有机OLED受到了约束，而且对设备的要求高，成本昂贵。旋涂工艺是最早的一种薄膜制备工艺，在半导体工业和光存储领域有着广泛的应用，且方法简单，成本低廉，也已成为实验室薄膜制备的一种常用手段。

基于以上各种因素，以期改进单一材料性能某方面存在不足或缺陷，考虑采用有机无机杂化手段，由于杂化材料中有有机和无机界面的存在，因而可能产生新的或改进的性能。从制作成本考虑，选取有机酸、或者有机碱与其他酸和碱（可以是有机的也可以是无机的）反应形成的有机盐。由于在有机结构上，只有少数基团是离子的形态（羧基等），所以制成有机盐能够让难以溶于水的有机物变得易溶。无机盐方面，像一些金属氧化物三氧化钼（MoO₃），五氧化二钒（V₂O₅），三氧化钨（WO₃），碳酸盐（Cs₂CO₃），氟化物（LiF）等都可以用溶液法的方法制成，因而是一种非常环保、低成本的技术。综合以上，一种新型的有机-无机溶液法杂化电荷传输层得以制备，不仅可以有效的提高器件效率，同时也是一种非常简单，环保，高效的方法。

发明内容

解决的技术问题：针对传统的单一材料性能某方面存在不足或缺陷，本发明提供一种有机-无机杂化电荷注入层的制备方法。

技术方案：一种有机-无机杂化电荷注入层的制备方法，制备步骤如下：

第一步：将铜酞菁-3,4',4'',4'''-四磺酸四钠盐、无机盐化合物分别溶于溶剂中，在大气环境中搅拌10h，分别得到铜酞菁-3,4',4'',4'''-四磺酸四钠盐溶液和无机盐溶液，其中铜酞菁-3,4',4'',4'''-四磺酸四钠盐溶液和无机盐溶液的浓度相同，均为1-9mg/mL；

第二步：将第一步得到的铜酞菁-3,4',4'',4'''-四磺酸四钠盐溶液和无机盐溶液混合，常温下搅拌至融合，得到混合溶液，其中铜酞菁-3,4',4'',4'''-四磺酸四钠盐溶液和无机盐溶液的体积比为1:（1-9）；

第三步：将待涂布的ITO基片放置于紫外臭氧机中臭氧处理10min，然后用第二步得到的混合溶液均匀涂布在ITO基片表面，在ITO基片表面形成一层前驱体薄膜；

第四步：将第三步中得到的载有前驱体薄膜的ITO基片处理20min后，在ITO基片上即形成有机-无机杂化电荷注入层。

上述所述的第一步中的无机盐化合物为Cs₂CO₃或LiF。

上述所述的第一步中的溶剂为去离子水、氨水或双氧水。

上述所述的第一步中铜酞菁-3,4',4'',4'''-四磺酸四钠盐溶液和无机盐溶液的浓度均为5mg/mL。

上述所述的第三步中混合溶液均匀涂布在ITO基片表面的具体方法为旋涂、浸泡、涂抹、刮擦或提拉。

上述所述的第四步中处理的具体方法为退火处理、烘烤处理、光照处理或臭氧处理。

有益效果：本发明提供的一种有机-无机杂化电荷注入层的制备方法，具有以下优点：

1. 本发明的制备方法简单便捷，对设备要求低，不需要采用大型真空仪器，可在大气条件中进行制备操作，薄膜易于制作，重复性好，便于大规模的生产制造；