[发明专利]钼铋复合氧化物及其制备方法、有机太阳能电池

说明书

本发明提供一种钼铋复合氧化物及其制备方法、有机太阳能电池。本发明采用以下步骤：将钼酸铵和硝酸铋按预定的物质的量比溶解形成水溶液；向所述水溶液中加入络合剂，加热搅拌，并回流获得透明溶液；搅拌升温获得胶体，烘干获得前驱体；将所述前驱体研磨煅烧后，再次研磨获得钼铋复合氧化物。本发明采用透光性更好的钼铋复合氧化物来替代MoO₃作太阳能电池空穴传输层，改善界面接触和性能，提高空穴的传输效率，通过优化Mo与Bi的复合比例及钼铋复合氧化物的厚度，有效的提高了器件的短路电流，填充因子以及开路电压，从而提高器件的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能利用技术领域，特别涉及一种钼铋复合氧化物及其制备方法、有机太阳能电池。

背景技术

能源需求已经成为当今社会所面临的巨大挑战之一，世界人口的不断增加以及经济的不断发展，更加剧了能源的使用；随着化石能源总量的减少，其开采也将日益艰难，开采成本增加，很难继续满足人类的能源的需求。太阳能是一种绿色、清洁、可再生能源，取之不尽用之不竭，有潜力成为未来能源供给中的重要组成部分。作为一种有效的光电转换器件，有机太阳能电池采用有机半导体作为光活性层，具有成本低廉、光吸收系数高、质地轻、柔韧性好、制造工艺简单等特点，目前有机太阳能电池的应用和研究受到越来越多的重视。但是，由于传统的空穴传输层PEDOT:PSS本身具有酸性，能够腐蚀ITO玻璃基片，且不够稳定，使得有机太阳能电池的应用受到一定的影响。为此，研究者开发了很多的空穴传输层材料来替代PEDOT:PSS，从而达到提高器件稳定性、效率和寿命的目的。已经成功作为空穴传输层的氧化物有三氧化钼(MoO₃)、三氧化钨(WO₃)、五氧化二钒(V₂O₅)和氧化镍(NiO_x)等，都取得一定的效果和进展。然而，由于单组份氧化物纳米粒子具有较大的禁带宽度，严重影响其光电性能的发挥，制备复合氧化物来降低禁带宽度成为一个有意义的研究课题。

有研究表明，对氧化钛(TiO₂)和氧化锡(SnO₂)进行氧化物复合，紫外可见漫反射测试结果显示，合成的复合氧化物纳米晶固体禁带宽度有明显减小；对复合材料进行荧光测试，发现其发射波长均在可见光范围内，且与TiO₂和SnO₂相比，发生了明显的红移。同时，复合氧化物具有更加优良的可逆性和稳定性。在有机太阳能电池中，铋的使用十分有限。有研究者制备出钼酸铋，使用荧光光谱仪研究钼酸铋薄膜，发现该薄膜具有良好的荧光发光特性，证明钼铋化合物作为半导体是可行的。已经报导的钼铋化合物具有优异的可见光光催化性能和离子、电子传导性能。因此，采用钼铋化合物作为阳极界面材料来探索在有机太阳能中具有可行性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的用于有机太阳能电池中的空穴传输材料——钼铋复合氧化物，实现低成本、高能量转换效率的有机太阳能电池。解决上述问题所采用的技术方案是制备钼铋复合氧化物且将其用作有机太阳能电池的阳极界面层。

本发明提供的一种钼铋复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：

将钼酸铵和硝酸铋按预定的物质的量比溶解形成水溶液；

向所述水溶液中加入络合剂，加热搅拌，并回流获得透明溶液；

搅拌升温获得胶体，烘干获得前驱体；

将所述前驱体研磨煅烧后，再次研磨获得钼铋复合氧化物。

优选的，所述络合剂为柠檬酸。

优选的，所述钼酸铵和硝酸铋的物质的量比为9-1.5:1。

本发明提供一种钼铋复合氧化物，所述的钼铋复合氧化物是采用上述的钼铋复合氧化物的制备方法制备的。