[发明专利]一种金属氧化物纳米粒子墨水、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种金属氧化物纳米粒子墨水、其制备方法及应用。所述制备方法包括：提供金属氧化物纳米粒子前驱体；将所述金属氧化物纳米粒子前驱体均匀分散于溶剂中，并以光源对所获分散液进行照射处理，实现对其中至少部分金属氧化物纳米粒子的还原，获得包含不同金属元素价态的金属氧化物纳米粒子墨水。本发明利用光化学合成的方法，将金属氧化物中Mo、V等价态的微观变化转化为宏观调控，并利用光照时间的不同，实现金属氧化物部分还原，从而实现了Mo、V等价态的精确控制，可控性良好。并且，本发明的金属氧化物纳米粒子墨水还可以制成薄膜，作为光电器件的界面缓冲层，在有机或者钙钛矿太阳能电池中具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物材料，具体涉及一种金属氧化物纳米粒子墨水及其制备方法，以及其在光电子器件中的应用，属于光电半导体材料与器件技术领域。

背景技术

有机太阳能电池由于具有柔性、轻质、色彩丰富以及适合于卷对卷工艺等诸多优点，在新一代光伏电池领域受到广泛的关注。随着有机半导体光电材料的不断开发以及界面工程的持续发展，有机太阳能电池光电转化效率已达到18.2％，展现出良好的应用前景。

典型的有机太阳能电池是由共混的给、受体组成光活性层夹在两个电极(阴极和阳极)以及相应界面缓冲层之间制备而成。在制备过程中，各个功能层逐层沉积。其中，底电极通常采用预制备的ITO或者FTO等图案化电极，电子传输层采用ZnO，TiO₂等金属氧化物，光活性层由给受体材料共混沉积，最后蒸镀MoO₃空穴传输层以及金属顶电极Al。在有机太阳能电池商业化过程中，电池的大面积制备是一项基本要求。但是，采用真空蒸镀制备MoO₃空穴传输层，其材料利用率较低而且能耗高。与之相比，采用溶液法印刷工艺制备有机太阳能电池的空穴传输层，能够有效兼容其他功能层的制备工艺，实现有机太阳能电池大面积连续化生产。在采用印刷工艺制备电池的过程中，其关键在于功能层可印刷墨水的开发。对于现有的有机太阳能电池工艺，由于底电极已采用的预制备的图形化电极，而且电子传输层、光活性层均已实现溶液加工，所以，空穴传输层的可印刷墨水开发，在实现印刷工艺制备有机太阳能电池的过程中具有极大的意义。

基于溶液法加工的金属氧化物空穴传输层墨水种类很多，如利用商业化的多钼酸盐水解作用可以制备MoO₃的纳米粒子墨水(Advanced Materials，2018，30，1801718；Advanced Energy Materials，2018，8，1800698)；以及通过H₂O₂氧化纳米钼粉或者金属钒粉的方法可以制备的MoO_x、VO_x墨水等(Current Applied Physics，2017，17，1021-1028；CN106206953A)。

在实际应用中，钼的化合物墨水中Mo的价态分布对于相应MoO_x空穴传输层性能有着极大的影响，在有机太阳能电池中，性能优异的MoO_x通常包含高价即+6钼，以及低价如+5的钼。但是目前存在的问题是：使用化学氧化反应或者热解钼酸盐获得MoO_x的方法中，控制MoO_x中的价态相对都比较困难。此外，对于VO_x墨水的制备，采用化学氧化反应的方法，同样存在价态调控比较困难的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种金属氧化物纳米粒子墨水及其制备方法，以克服现有技术的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述金属氧化物纳米粒子墨水的用途，特别是于制备光电子器件中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种金属氧化物纳米粒子墨水的制备方法，其包括：

提供金属氧化物纳米粒子前驱体；