[发明专利]一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池

权利要求书

1.一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池，其特征在于，包括ZnO薄膜、位于ZnO薄膜上部的ZnMgO纳米柱/氧化铝纳米颗粒复合薄膜、位于ZnMgO纳米柱/氧化铝纳米颗粒复合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ZnMgO纳米柱/氧化铝纳米颗粒复合薄膜的制备方法包括以下步骤：

（1）ZnMgO纳米柱生长液配制：将1.2~1.5g六水合硝酸锌、0.6~1g六亚甲基四胺和0.2~0.3g六水合氯化镁加入100~120mL去离子水中，搅拌溶解配制成ZnMgO纳米柱生长液；

（2）ZnMgO纳米柱薄膜制备：将ZnO薄膜正面朝下浸入到ZnMgO纳米柱生长液中，然后放置在高压釜中在85℃~130℃温度条件下加热3~7小时；从高压釜中取出ZnO薄膜，待其温度降至室温后使用去离子水清洗，烘干在ZnO薄膜正面生长出ZnMgO纳米柱薄膜；

（3）异丙醇铝溶胶配制：将20~30mL异丙醇铝加入到锥形瓶中，加热到85~100℃，磁力搅拌30 ~40min，然后将其加入80~100mL去离子水中，形成溶胶溶液，静置陈化20~24h，再加热至70~80℃，高速搅拌除去醇溶液，加入溶胶剂使其沉淀成胶，然后加热至80~100℃，蒸发回流3~5小时，加入0.1~0.2 mol/L的稀盐酸溶液调节pH至3.5~4，在80 ~85℃的条件下恒温蒸发回流6~18h得到稳定的异丙醇铝透明溶胶；

（4）ZnMgO纳米柱/氧化铝纳米颗粒复合薄膜制备：将异丙醇铝透明溶胶滴涂在ZnMgO纳米柱表面并静置5~40s，使用匀胶机对ZnMgO纳米柱表面的异丙醇铝透明溶胶旋涂10~30s，控制转速2000~2500 rpm/s，然后放入烤箱中进行干燥处理，干燥温度为60~90℃，干燥时间为1~2h，然后使用乙醇、去离子水清洗，超声5~10 min，在80~90℃条件下干燥20~30 min得到ZnMgO纳米柱/氧化铝纳米颗粒复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池，其特征在于，所述ZnMgO纳米柱薄膜厚度为0.8~1.2 μm。

3.根据权利要求1所述的一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池，其特征在于，所述氧化铝纳米颗粒直径为10~20 nm。

4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池，其特征在于，所述ZnO薄膜的制备方法包括以下步骤：

（a）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；

（b）将1~2g二水醋酸锌溶解在50~60mL乙醇中，然后加入0.01~0.3mL单乙醇胺作为稳定剂，将配置好的溶液在30~80℃的条件下搅拌20~50min，待溶液清澈透明后，在室温条件下避光陈化10~24 h，得到ZnO前驱液；

（c）使用匀胶机将前驱液滴涂在导电玻璃上，匀胶机转速为1500 ~1600rpm，旋涂时间为20s~30s，旋涂完毕后，将载有前驱液的导电玻璃衬底放置在300~320℃热板上退火10~30min，得到ZnO薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池，其特征在于，所述ZnO薄膜的厚度为20~60 nm。

6.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜作为电子传输层的倒结构有机太阳电池，其特征在于，所述聚合物活性层的制备方法为：将1~3g给体材料P3HT和0.5~1g受体材料PCBM溶解在1~5mL氯苯溶液中，然后避光50~60℃下加热磁力搅拌20~30h，得到活性层溶液；使用匀胶机将活性层溶液旋涂在ZnMgO纳米柱氧化铝纳米颗粒复合薄膜上表面，设置匀胶机转速1200~1500 rpm，旋涂时间为20~40s；最后将样品放置在220~260℃热板上进行30~40 min退火处理，得到聚合物活性层。