[发明专利]一种金属透明电极及制备方法和构成的有机太阳电池

说明书

本发明公开了一种金属透明电极及制备方法和构成的有机太阳电池。金属透明电极包括籽晶层、分子自组装层和导电层，其中导电层为Ag薄膜和团簇Ag的复合膜，导电层的厚度为1‑20nm；并在金属透明电极上依次排布阴极缓冲层、活性层、阳极缓冲层和背电极构成有机太阳电池。本发明金属透明电极不仅具有较好的导电性和柔韧性，而且可以利用Ag薄膜产生的光学微腔效应及团簇Ag产生的等离子体增强效应(或散射作用)，调节器件内的光场分布，提高器件对太阳光的吸收利用率，制备高性能的柔性有机太阳电池器件。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种金属透明电极及制备方法和有机太阳电池。

技术背景

氧化铟锡(ITO)由于其良好的导电性、较高的透过率，成为目前有机太阳电池广泛使用的透明电极材料。然而ITO也存在一些缺点，例如由于原材料铟的价格不断上涨，使其制备成本升高；此外，ITO的柔韧性较差，弯曲之后导电性能大幅下降，不利于制备高性能的柔性太阳电池器件。因此，开发可替代ITO的新型透明电极材料成为十分重要的研究课题。科学家们开发了导电聚合物、碳纳米管、石墨烯薄膜、金属纳米线、超薄金属薄膜等材料作为透明电极。与其他材料相比，金属薄膜由于具有导电性高、稳定性高、延展性好等特点，使其成为最具前途的取代ITO的材料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种金属透明电极及制备方法和构成的有机太阳电池。

本发明的技术方案是：

一、一种金属透明电极：

从下到上依次包括籽晶层、分子自组装层、导电层，所述导电层为Ag薄膜和团簇Ag的复合膜，导电层的厚度为1-20nm。

所述分子自组装层为11-巯基十一烷酸和对苯甲酸乙腈的复合膜，11-巯基十一烷酸和对苯甲酸乙腈的重量比为1-1000：1，分子自组装层的厚度为1-5nm。

所述籽晶层为ZnO薄膜，厚度为10-100nm。

二、一种金属透明电极的制备方法，该方法具体为：

对玻璃衬底依次用洗涤剂、异丙醇、乙醇、丙酮进行超声清洗，清洗后用氮气吹干；在玻璃衬底表面通过旋涂法制备10-100nm的ZnO籽晶层，并将所形成的薄膜进行退火，退火温度为200℃，退火时间为2小时；然后在ZnO籽晶层上旋涂11-巯基十一烷酸和对苯甲酸乙腈分子自组装层，11-巯基十一烷酸和对苯甲酸乙腈的重量比为1-1000：1；通过真空热蒸镀法沉积1-20nm的Ag作为导电层，形成金属透明电极。

三、一种金属透明电极构成的有机太阳电池：

从下到上依次包括衬底、金属透明电极、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层、背电极，金属透明电极包括籽晶层、分子自组装层、导电层，所述导电层为Ag薄膜和团簇Ag的复合膜，导电层的厚度为1-20nm。

所述分子自组装层为11-巯基十一烷酸和对苯甲酸乙腈的复合膜，11-巯基十一烷酸和对苯甲酸乙腈的重量比为1-1000：1，分子自组装层的厚度为1-5nm。

所述籽晶层为ZnO薄膜，厚度为10-100nm。

所述衬底材料为玻璃或聚酯薄膜；所述阴极缓冲层材料为ZnO；所述光活性层为PTB7-Th和PC₇₁BM的混合膜；所述阳极缓冲层材料为MoO₃；所述背电极材料为Ag。

有益效果