[发明专利]一种反向有机太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高性价比的反向有机太阳能电池，该太阳能电池包括玻璃衬底上的一层阴极层、一层沉积在阴极层上的阴极修饰层、一层沉积在阴极修饰层上的光活性层、一层沉积在光活性层上的阳极修饰层、一层沉积在阳极修饰层上的缓冲层和一层沉积在缓冲层上的阳极层。本发明所提出的一种高性价比的反向有机太阳能电池，通过在金属正极和阳极修饰层中间引入一个缓冲层，能够提高器件的空穴收集效率和能量转换效率，并且引入的缓冲层能够稳定阳极修饰层和金属正极的界面，有助于实现反向有机太阳能电池的长期稳定性。

技术领域

本发明涉及专门适用于将光能转换为电能的固体器件，具体涉及一种高性价比的反向有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

为实现现代社会的可持续发展，人们在减少化石能源消耗的同时，也在积极寻找并开发新型的能源利用和转化技术。由于有机半导体具有柔性、成本低廉等优势，有机太阳能电池成为当前可再生能源领域的研究焦点之一。目前，反向有机太阳能电池的能量转换效率最高已经达到12％，但仍然小于商业多晶硅太阳能电池的水平(17-17.5％)。

进一步提高反向有机太阳能电池的能量转换效率，除了合成新型的有机电子给体和受体材料，还要优化器件结构，例如研发新的阳极修饰层。在反向有机太阳能电池中，目前应用最为广泛的阳极修饰层是三氧化钼，这种材料具有以下两个特点：1、三氧化钼的功函较大，能够与有机给体材料形成欧姆接触；2、三氧化钼是一种n型半导体材料。

三氧化钼的作用是把光生空穴从光活性层中提取出来，然后传递给金属正极(银或铝)。由于三氧化钼和金属正极直接接触，所以三氧化钼中的六价钼离子会被还原成低价态的钼离子，例如五价钼离子和四价钼离子。这些低价态的钼离子在三氧化钼中起到缺陷的作用，这会降低三氧化钼的电导率，从而降低了器件的空穴收集效率。本发明的目的就是要在阳极修饰层和金属正极之间加入一个缓冲层，保护三氧化钼不被金属正极破坏，从而提高反向有机光伏器件的空穴收集效率和能量转换效率。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种高性价比的反向有机太阳能电池及其制备方法，该光伏元件通过在金属正极和阳极修饰层中间引入一个缓冲层，能够提高器件的空穴收集效率和能量转换效率。本发明的反向有机太阳能电池，与目前只使用阳极修饰层的反向有机太阳能电池相比，具有更好的器件性能。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种高性价比的反向有机太阳能电池，包括玻璃衬底上的一层阴极层、一层沉积在阴极层上的阴极修饰层、一层沉积在阴极修饰层上的光活性层、一层沉积在光活性层上的阳极修饰层、一层沉积在阳极修饰层上的缓冲层和一层沉积在缓冲层上的阳极层(即金属正极)。

进一步地，所述阴极层的材料是导电氧化铟锡薄膜或贵金属薄膜。

进一步地，所述沉积在阴极层上的阴极修饰层的材料是乙氧基化的聚乙烯亚胺。

进一步地，所述沉积在阴极修饰层上的光活性层的材料是以下二组分薄膜中的任意一种：Ⅰ.由聚(3-己基噻吩)和[6.6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯组成的二组分薄膜，其质量配比为聚(3-己基噻吩):[6.6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯＝12:(9.6～12)；或者，Ⅱ.由聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]和[6.6]-苯基-C₇₁-丁酸甲酯组成的二组分薄膜，其质量配比为聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]:[6.6]-苯基-C₇₁-丁酸甲酯＝10:(10～15)。

进一步地，所述沉积在光活性层上的阳极修饰层的材料是以下薄膜中的任意一种：Ⅰ.三氧化钼；Ⅱ.1,4,5,8,9,11-六氮杂苯并菲-六腈。