[发明专利]一种有机太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于有机太阳能电池领域，具体涉及一种有机太阳能电池及其制备方法。本发明提供一类螺二芴聚合物的用途，其可以用于有机太阳能电池阳极界面材料。该材料可以通过聚合物单体，采用CV法，原位成膜在导电玻璃上。并且在成膜过程中，可以调控成膜的厚度。本发明所述的聚合物作为阳极界面层应用于有机太阳能电池中，与PEDOT:PSS相比，可获得更高的电流，表现出更占优势的双分子复合。且本发明的聚合物单体经过电化学方法成膜后，形成了中性的聚合物薄膜。中性的界面层，相对于酸性PEDOT：PSS有两个优点：1、降低酸性对电极的腐蚀；2、如果活性层材料含有碱性基团，中性界面层可以避免与其发生界面酸碱反应。而且，本发明的制备方法简单易行。

技术领域

本发明属于有机太阳能电池领域，具体涉及一种有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

作为一种清洁低廉的可持续发展能源，有机太阳能电池(OrganicPhotovoltaics，简称为OPVs)自被成功研制出之后的数十年的时间，获得了巨大的发展，并取得了一系列显著的成果。

OPVs以光伏效应为基本原理，利用太阳光辐射，产生空穴-电子对，随后被分离为载流子，分别进入正负极，从而达到将太阳能转换为电能的目的。其中，界面材料对于电池性能具有很重要的作用。由于界面材料在电池中起到传输载流子、阻隔反激子等作用，其应该具有的特点为：(1)与电极和活性层形成欧姆接触；(2)具有适当的能级以选择激子传输；(3)导电性优良；(4)物理稳定性好。

现有的OPVs研究中，多以一种导电高分子聚合物的水溶液(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate)，简写为PEDOT:PSS)作为阳极界面材料，用以传输空穴。PEDOT:PSS具有导电率可控性、功函匹配性好、工艺简单等优点，使得其成为一种较为普遍的阳极界面材料。但其具有酸性以及吸水性的特点，易造成ITO电极的腐蚀。此外，有报道称，其可以用作电极，起到收集电子的作用，所以其阻隔电子的能力亦有待商榷。

另外，P型过渡金属氧化物(Transition Metal Oxides，简称TMOs)也常被用作阳极界面材料，如MoO₃、V₂O₅、NiO等。TMOs在可见及红外光区具有良好的光透过性，使得光子能够到达活性层产生激子。此外，其导带高于大多数的给体、受体材料的LUMO能级，有效地阻隔了电子。但是，TMOs膜的形成一般需要通过真空热蒸镀工艺来完成。不仅急剧增加了成本，而且无法应用于大量生产时的印刷工艺中。近年来，一些学者报道了溶液-凝胶法旋涂TMOs成膜的工艺，使其得到了进一步的应用。然而，可见光区的光吸收依然限制了其普及。

共轭微孔高分子(Conjugated Microporous Polymers，简称CMPs)是一类具有广域π共轭的高分子。该类分子特有的结构，使其表现出一系列优异的性质，如荧光、中性、功函可调控性、电子转移等。正是这诸多优势使CMPs受到了越来越多的关注和研究，应用于OPVs的阳极界面材料中，并取得了一系列显著的成果。

为此，亟需开发新的有机太阳能电池用阳极界面材料，以改善现有技术中的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，将一种电化学合成的高分子薄膜作为空穴传输层，应用于有机太阳能电池中，以改善PEDOT:PSS的酸性造成ITO电极腐蚀的现状。在保持同等性能的同时增强了双分子复合。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

聚合物用作有机太阳能电池的阳极界面材料，其中，所述聚合物由如下式I所示的一种或者多种化合物聚合得到，

其中，

R1～R8可相同或不同，彼此独立地选自H、杂芳基；