[发明专利]一种用溶剂辅助制备垂直相分离活性层及光伏器件的方法

说明书

一种溶剂辅助制备垂直相分离的活性层及光伏器件的方法，包括依次进行衬底预处理、阴极缓冲层制备、活性层制备、阳极缓冲层制备和金属电极制备，所述活性层制备是采用2次喷涂沉积，具体是用有机给体材料和有机受体材料成喷涂液A、喷涂液B，采用喷涂液A在制得的阴极缓冲层上喷涂沉积一层下活性层薄膜，再用喷涂液B在所述下活性层薄膜表面继续第2次喷涂沉积一层上活性层薄膜。本发明方法实现了有机给体材料在复合活性层的阳极富集，有机受体材料在复合活性层的阴极富集，复合活性层薄膜达到了显著的垂直相分离，界面结构连续，降低了电荷双分子复合，提高了正负电荷向两端的传输效率，进而提升了有机薄膜太阳能电池的转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏器件制备领域，具体涉及一种用溶剂辅助制备垂直相分离的活性层及光伏器件的方法。

背景技术

有机薄膜太阳能电池具有轻、薄、柔性化的特点，在可穿戴电子器件、飞行器领域具有良好的应用前景。其核心包含由有机半导体构成的活性层。所谓的活性层，其结构一般为电子给体材料和电子受体材料组成混合异质结构，作用在于光吸收、产生激子、激子解离、电荷传输4个方面。其中电荷传输是正电荷由电子给体材料传输至阳极，负电荷由电子受体材料传输至阴极。因此，电子给体材料和电子受体材料的组织机构对电荷传输效率和有机薄膜太阳能电池的总体效率具有很大影响。然而，在活性层制备过程中，往往是将电子给体与电子受体按比例混合均匀后采用旋涂、喷涂或其他方法进行铺膜，导致电子给体材料与电子受体材料在薄膜中混合过于均匀。这种工艺使得正负电荷向两极传输的过程受阻，造成电荷双分子复合，导致内部损耗增加从而降低太阳能电池效率。因此，需要将活性层中给体材料和受体材料实现垂直相分离，使得给体材料在阳极富集，受体材料在阴极富集，从而提高电荷传输效率。现有技术采用分层制备半导体材料，如专利CN 103781845 A公开了一种分层制备半导体有机材料，其中一层富含至少一种半导体有机材料，而第二层富含至少一种不同于第一层的第二半导体有机材料，使得OLED薄膜在一定程度上实现了相分离。然而由于两层成分的差异，层与层之间一定程度上会形成成分和结构上的不连续。因此，该方法难以实现真正意义上的相分离。而若在有机薄膜太阳能电池中界面不连续会造成严重的电荷复合，不仅不能提高器件效率，还会导致器件性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶剂辅助制备垂直相分离的活性层及光伏器件的方法。

本发明目的按如下技术方案实现：

一种光伏器件的制备方法，包括依次进行衬底预处理、阴极缓冲层制备、活性层制备、阳极缓冲层制备和金属电极制备，其特征在于：所述活性层制备是采用2次喷涂沉积，具体是用有机给体材料和有机受体材料按照1:3～3:4的质量比溶解于有机溶剂中配置成喷涂液A，采用与喷涂液A中相同的有机给体材料和有机受体材料按照4:3～3:1的质量比溶解于有机溶剂中配置成喷涂液B，所述有机溶剂是氯苯、1,3,5-三甲苯和/或1,3,5-三乙苯的混合溶剂；采用喷涂液A在制得的阴极缓冲层上喷涂沉积一层下活性层薄膜，再用喷涂液B在所述下活性层薄膜表面继续第2次喷涂沉积一层上活性层薄膜。本发明最终制得了包括从下至上依次为衬底、阴极缓冲层、活性层、阳极缓冲层和金属电极的有机薄膜太阳能电池。