[发明专利]一种ZnO薄膜为界面层的有机光伏器件的制备方法

说明书

一种ZnO薄膜为界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：界面层1制备具体是将金属Zn粉末溶解于由双氧水、氨水和去离子水组成的混合液中，经充分搅拌、陈化制得前驱液，将前驱液旋涂于ITO导电基板上制得湿膜，然后进行退火处理。本发明制备的界面层1为电子传输层，配置的前驱液可放置长达10天以上不失效，配置前驱液不使用有机溶剂，降低了制备成本。本发明利用较低浓度的前驱液，制备出的薄膜与基板结合能力强，表面缺陷少，薄膜均匀性好，使用稳定性好，电子传输性能优异。本发明制备的有机太阳能相较于使用传统方法制备界面层的有机太阳能电池而言，电池器件效率显著提升。

技术领域

本发明涉及光伏器件制备技术领域，具体涉及一种ZnO薄膜为界面层的光伏器件的制备方法。

背景技术

有机聚合物太阳能电池近三十多年的发展，已经突破17%的光电转换效率，体现出非常良好的应用趋势。有机聚合物太阳能电池性能的提高主要基于以下四个方面的工作。一是新型的、高效的给受体材料的设计与合成；二是构筑合适的器件结构；三是调控光活性层的形貌与结构；四是在器件中引入界面功能层材料。这几种方法中，界面层的引入有助于改善器件的内建电场，减少电荷在界面间的复合，改善活性层与电极间的界面接触。常见的可作为界面层的材料有(1)金属氧化物，如ZnO、CuO、TiO₂、MoO₃、NiO、WO₃、AgO、SnO、V₂O₅、GeO₂、CrO₃等，(2)导电聚合物，如PEDOT:PSS、PFN及其衍生物。(3)离子及其复合型，如LiF、LaNiO₃、LaFeO₃等。目前，金属氧化物界面层相对于导电聚合物在制备成本、器件稳定性方面具有明显的优势，因而越来越受到业界的重视。关于金属氧化物界面层的制备方法主要有如下几种：(1)电沉积法，(2)真空热蒸发法，(3)水热法，(4)水溶金属氧化物纳米颗粒法，(5)溶胶凝胶法。这几种方法中溶胶凝胶法在制备成本和薄膜的均匀性方面具有独特的优势，因而成为主流。其中，溶胶凝胶法是利用金属盐作为金属氧化物的前驱来源，将金属盐溶于有机溶剂或水中，进行复杂的水解、缩合反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维网络结构的凝胶，经过旋涂或喷涂等方式成膜，并通过干燥、退火的方式制备出金属氧化物薄膜结构。不过，随着时代的进步，传统的溶胶凝胶法制备金属氧化物上也暴露不少问题：（1）胶体溶液的制备成本仍然较高，且一旦前驱体溶液放置时间过长（如48小时以后），前驱液会慢慢失效，制备的薄膜效果变差；（2）采用的一些有机溶剂对人体和环境是有害的，不利于回收利用。（3）若制备的前驱液浓度较低，无法制备出均匀、致密的金属氧化物薄膜。例如，溶胶法制备ZnO，采用的传统配方为无水乙酸锌：乙二醇甲醚：乙醇胺=1 g: 10 ml: 0.28 ml。这里无水醋酸锌为100 g/59元，无水级乙二醇甲醚为100 ml/299元，乙醇胺为5 ml/58元（参考阿拉丁定价）；前驱液放置超过48小时后制备出的薄膜用于有机光伏器件的电子传输层，会使器件的性能有所下降。因而，制备成本低廉的、环保、稳定性优异的半导体金属氧化薄膜来提升有机光伏器件性能是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能优异的ZnO薄膜为界面层的光伏器件的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种ZnO薄膜为界面层的有机光伏器件的制备方法，所述有机光伏器件为有机太阳能电池，制备依次包括ITO导电基板预处理、界面层1制备、活性层制备、界面层2制备、顶电极层制备，其特征在于：所述界面层1为电子传输层，界面层1制备具体是称取金属Zn粉末溶解于由双氧水、氨水和去离子水组成的混合液中，经充分搅拌、陈化制得前驱液，将前驱液旋涂于ITO导电基板上制得湿膜，然后进行退火处理。

进一步，上述混合液由质量浓度为25~28%氨水、30%的双氧水与去离子水按照体积比为1~1.5:0.05~0.95:0.1~ 0.5的比例配制。