[发明专利]一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池

权利要求书

1.一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池，其特征在于，包括AZO薄膜、位于AZO薄膜上部的MZO薄膜、位于MZO薄膜上部的AMZO薄膜，位于AMZO薄膜上部的聚合物活性层、位于聚合物活性层上部的空穴传输层和位于空穴传输层上部的电极层；

所述AZO薄膜的制备方法包括以下步骤：

（1）将导电玻璃基底依次使用乙醇和去离子水超声清洗干净，烘干待用；

（2）称取2~4g二水醋酸锌和0.1~0.15g九水硝酸铝溶解在50~60mL乙二醇甲醚中，再称取0.01~0.5mL单乙醇胺加入溶液中作为稳定剂，将配置好的溶液在30~60℃下搅拌20~30min，待溶液清澈透明后，在室温条件下陈化10~24h，得到AZO前驱液；

（3）使用匀胶机将前驱液涂在导电玻璃衬底上，匀胶机转速1000-5000rpm，旋涂时间为10-60s，然后将载有前驱液的导电玻璃衬底放在200-500℃热板上进行退火20~60min，得到AZO薄膜；

所述MZO薄膜的制备方法包括以下步骤：

（a）将1~3g醋酸镁和0.4~5g醋酸锌溶解在40~50 ml乙醇中，再称取0.02~0.3mL单乙醇胺加入溶液中作为为稳定剂，50~60℃持续搅拌30~50 min至溶液澄清，得到MZO前驱液；

（b）使用匀胶机将MZO前驱液旋涂在洗净的AZO薄膜上，匀胶机转速800-900rpm，旋涂时间为30-80s，旋涂完毕后，将样品放置在300~400℃热板上退火30~50min，得到MZO薄膜；

所述AMZO薄膜的制备方法包括以下步骤：

（A）将2~3g醋酸镁、0.5~1.5g醋酸锌和1~2g硝酸铝溶解在50~60ml乙醇甲醚中，再加入0.1~0.2mL单乙醇胺，在50~60℃条件下超声40~50 min，然后置于 60~65℃恒温水浴中搅拌2~3 h，形成均匀透明的溶胶溶液，再在室温下密闭陈化20~24 h得到AMZO前驱液；

（B）使用匀胶机将AMZO前驱液旋涂在洗净的MZO薄膜上，然后置于真空管式高温烧结炉中在空气氛围300-600℃条件下退火1~3 h，得到AMZO薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池，其特征在于，所述聚合物活性层的制备方法为：将1~2g给体材料P3HT和0.8~1.6g受体材料PCBM溶解在8~10mL氯苯溶液中，然后避光40~60℃下加热磁力搅拌24~30h，得到活性层溶液；使用匀胶机将活性层溶液旋涂在AMZO复合薄膜上表面，设置匀胶机转速500~2000 rpm，旋涂时间为10~30s；将样品放置在100~150℃热板上进行10~55 min退火处理，得到聚合物活性层。

3.根据权利要求1所述的一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的制备方法为：将PEDOT和PSS的混合液滴涂在聚合物活性层上表面，PEDOT与PSS的质量比为1:1~2，然后使用匀胶机旋涂均匀，匀胶机转速1000-3500 rpm，旋涂时间为10-60s，成膜后在100-180℃条件下热处理10-60 min，得到空穴传输层。

4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池，其特征在于，所述AZO薄膜厚度为10~30 nm，MZO薄膜厚度为10~20 nm，AMZO薄膜厚度为10nm~30nm，有机活性层厚度为50-200 nm，空穴传输层厚度为10-200 nm。

5.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池，其特征在于，所述导电玻璃基底为ITO薄膜、 FTO薄膜和碳纳米管薄膜中的一种。