[发明专利]一种基于红外照射处理活性层的有机太阳能电池制备方法

说明书

一种基于红外照射处理活性层的有机太阳能电池制备方法,包括步骤3，步骤3在进行步骤2的同时，配制PTB7：PC₇₁BM活性层溶液，在热台上充分溶解之后，采用旋涂工艺将活性层溶液旋涂在ZnO阴极缓冲层表面，在旋涂好活性层之后，将基片转移到红外光下，红外光照射功率功率是150W,红外光照射波长为900～1400nm，照射高度是50cm，照射时间为5～30min，最后得到活性层，通过红外光照射退火工艺的处理，可以在较低的温度以及较短的时间内得到成膜性更好地活性层薄膜，优化了活性层形貌，降低了表面粗糙度，同时改善了活性层和电荷传输层的接触，降低了界面接触电阻，极大地提高了光生载流子的传输效率，提高了短路电流，最终提高了整个有机太阳能电池的性能。

技术领域

本发明涉及有机半导体薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种基于红外照射处理活性层的有机太阳能电池制备方法。

背景技术

目前，能源对于人类社会的发展起着至关重要的作用，对能源的有效开采及利用一直是人类不断追求的目标，但是世界上使用的能源大多数来自于矿物燃料的开采，其中矿物材料主要包括石油、天然气和煤等。然而，一方面这些资源是不可再生的、有限的，另一方面化石能源的使用会造成很大的环境污染，所以寻找新的可替代能源就成了人类亟待解决的问题，考虑到太阳能具有取之不尽、用之不竭和没有污染的特点，各国科学家都将太阳能的开发和利用作为解决人类能源问题的突破口。

目前，根据器件活性层材料性质的不同，人类将使用的太阳能电池分为无机太阳能电池和有机太阳能电池，无机太阳能电池由于发展起步早，研究比较广泛，其在太阳能电池的应用中占据了主导地位，近些年来已经实现了商业化。但是无机太阳能电池本身有其不足之处，比如加工工艺非常复杂、材料要求苛刻、不易进行大面积柔性加工、某些材料具有毒性等，这些缺点限制了无机太阳电池的进一步发展。与无机太阳能电池相比，基于有机半导体材料的有机太阳能电池，不仅具有与无机太阳能电池相同的最高理论光电转换效率，而且还具有质量轻、可湿法成膜、能加工成特种形状、易制成柔性器件、甚至可以实现全塑料化等显著的优点，目前己成为国内外研究的热点之一。

现有的有机太阳能电池一般采用反型结构，如图1所示，从下到上依次为：衬底、ITO透明导电阴极、阴极缓冲层、活性层、阳极缓冲层和金属阳极层。其中在研究有机太阳能电池光电效率的众多实验中，制备活性层时均会根据所采用材料的性质不同选择合适的热退火流程工艺。比如，对于传统的PTB7:PC₇₁BM体系，制备活性层的时候会将旋涂好活性层的基片放在70℃的热台上进行热退火处理40min，最终获得活性层，但是采用以上传统方法制备成的活性层存在一些缺陷：由于需要将基片直接放在高温热台上进行长时间退火，此工艺流程将不利于ITO透明电极和活性层之间的接触，也不利于有机太阳能电池的后续的工业化制备；同时，由于热台供热过程的滞后性和不均匀性，以及器件退火过程需长时间暴露在非真空的环境中，活性层成膜效果容易形成缺陷，进一步影响蒸镀阳极缓冲层时与之的界面接触。这些都大大减低了器件捕获太阳光、分离激子、传输电荷的能力，抑制了整个器件的性能。

因此，优化制备有机太阳能电池光活性层的工艺流程，进而高效低成本地制备均匀、致密的活性层薄膜，是目前有机太阳能电池领域研究的重点及难点之一。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有有机太阳能电池制备方法中存在的因为基片直接放在高温热台上长时间退火而导致的ITO透明电极和活性层之间的接触情况不好，因为热台供热过程的滞后性和不均匀性和器件在退火过程长时间暴露在非真空的环境导致的活性层成膜效果容易形成缺陷，和因为器件捕获太阳光、分离激子、传输电荷的能力的降低导致到整个器件性能的降低，本发明提供一种基于红外照射处理活性层的有机太阳能电池制备方法,在室温下取代传统的热退火工艺，将旋涂好活性层薄膜的基片放在红外灯下照射，利用红外光的热效应以及强渗透性，控制红外光作用时间，使活性层薄膜在光照均匀的氛围中成膜，经过较短时间的照射得到活性层。