[发明专利]一种具有孔洞结构的有机/无机杂化电子传输层的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有孔洞结构的有机/无机杂化电子传输层的制备方法。该方法首先配置溶胶凝胶法氧化锌前驱体溶液，搅拌过夜，再配置有机物PEIE水溶液，然后上述溶液充分混合，旋涂于ITO基底，退火150℃，退火时长30min。退火结束后冷却至室温，最后用2‑甲氧基乙醇旋涂退火后的基底以形成孔洞结构。本发明制备方法简单，易于实现，通过调节PEIE水溶液的浓度，调节电子传输层的形貌和有机物的含量，制得的高效率、高稳定性的有机太阳能电池。在PBDB‑T/DTPPSe‑2F，PM6/Y6，PTB7‑Th/PC₇₁BM三个体系应用本发明的制备方法，效率均提升了8％。

技术领域

本发明属于有机太阳能电池半导体材料领域，涉及一种具有孔洞结构的有机/无机杂化电子传输层的制备方法。

背景技术

有机太阳能电池作为新兴的光伏技术之一，因其半透明性，溶液可加工性和机械灵活性等独特的优点而引起了极大的关注。由于半导体材料和器件制备的快速发展，单结有机太阳能电池已实现了18％的超高效率。虽然高效率的实现，活性层材料起到了决定性作用，但是活性层和金属电极之间界面的工程设计和优化也至关重要。界面层与电极之间的接触和与活性层之间的接触都会影响器件性能，从而使活性层材料不能实现器件的最优效率。

在反向器件中，电子传输层使用最广泛的是溶胶凝胶法制备的氧化锌薄膜。因为氧化锌不仅有较高的透明性，电子迁移率也非常有优势。溶胶凝胶法制备的氧化锌薄膜虽然光电性能优越，但是在薄膜的表面存在一些表面缺陷和电荷陷阱，影响了器件性能。为了克服氧化锌的表面缺陷和电荷陷阱，Zhou报道了共轭聚合物电解质PEI，PEIE可以降低ITO的功函数(Zhou Y H,Hernandez C K,Shim J S,et al.A universal method to producelow--work function electrodes for organic electronics.[J].Science,2012(6079),336:327-332.)。Heeger组报道了PEIE对于修饰氧化锌可以降低功函数，钝化表面缺陷(Kyaw A K K,Wang D H,Gupta V,et al.Efficient solution-processed small-molecule solar cells with inverted structure[J].Advanced Materials,2013,25(17):2397-2402.)。但是由于PEI、PEIE本身是绝缘体不导电，因此在有机太阳能电池的应用中就存在一个致命的缺点，PEI、PEIE层的厚度要保持在2-5nm，这种超薄膜的制备要求限制了其的在器件上的广泛应用和不利于未来有机太阳能电池的商业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有孔洞结构的有机/无机杂化电子传输层的制备方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种具有孔洞结构的有机/无机杂化电子传输层的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将二水合醋酸锌溶于2-甲氧基乙醇中，并且加入乙醇胺助溶，搅拌过夜，配制得到氧化锌前驱体溶液，稀释PEIE水溶液，并与氧化锌前驱体溶液充分混合得到有机无机混合前驱体溶液；

步骤2，混合前驱体溶液旋涂于洗净的ITO基底上，退火形成氧化锌和PEIE的有机与无机复合的薄膜；

步骤3，用2-甲氧基乙醇旋涂刻蚀，形成孔洞结构的薄膜。

优选地，步骤1中，所述的氧化锌前驱体溶液的醋酸锌溶液浓度为200mg/mL，稀释的PEIE的2-甲氧基乙醇溶液质量分数为0.5％，醋酸锌溶液与2-甲氧基乙醇溶液稀释混合体积比2:1。

优选地，步骤2中，步骤3中，所述的旋涂转速为5000rpm，旋涂时间为30s，退火温度150℃，退火时间为40min。

优选地，步骤3中，所述的旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为30s。