[发明专利]一种含氧化铁界面层的有机光伏器件及其制备方法

权利要求书

1.一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件，其结构从下至上依次为电极基底、电子传输层（下界面层）、活性层、空穴传输层（上界面层）和金属薄膜电极，其特征在于：所述电极基底为ITO或FTO导电基底；所述电子传输层是非晶态的氧化铁薄膜，其厚度为20 ~ 30nm，活性层为有机聚合，厚度为100 ~ 300nm，空穴传输层为氧化钼薄膜、厚度为8 ~ 10nm，金属薄膜电极为银电极、厚度为80 ~ 100nm，所述有机聚合物是以共轭聚合物作为有机给体、以富勒烯烃衍生物或有机小分子作为有机受体组成。

2.如权利要求1所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件，其特征在于：所述非晶态氧化铁薄膜是以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5 ~ 10℃温度下以700 ~ 800rpm搅拌3 ~ 5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400 ~500rpm持续搅拌2 ~ 7h后静置陈化2 ~ 6h制备前驱液，然后将前驱液涂覆在预处理后的基底上，然后将涂覆后的基底置于140 ~ 150℃下热处理25 ~ 40min制得。

3.如权利要求1所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，依次包括基底预处理、制备电子传输层、制备活性层、制备空穴传输层和制备金属电极层，其特征在于：具体是将基底预处理后，以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5 ~ 10℃温度下以700 ~ 800rpm搅拌3 ~ 5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400 ~ 500rpm持续搅拌2 ~ 7h后静置陈化2 ~ 6h形成前驱液，然后将前驱液涂覆在预处理后的基底上，然后将涂覆后的基底置于140 ~ 150℃下热处理25 ~ 40min形成电子传输层，再以共轭聚合物为有机给体、以富勒烯烃衍生物或有机小分子为有机受体配制混合溶液，在电子传输层表面旋涂沉积活性层，最后蒸镀氧化钼空穴传输层和银电极层。

4.如权利要求3所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述醇类有机溶剂可选用乙醇、丙醇、乙二醇或乙二醇甲醚，所述胺类有机溶剂可选用乙二胺、乙醇胺或异丙醇胺。

5.如权利要求3或4所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述醋酸铁、醇类有机溶剂和胺类有机溶剂的质量体积比0.1g：1 ~ 15mL：0.1 ~0.3mL。

6.如权利要求5所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述基底预处理是将基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用。

7.如权利要求3、4和6任一项所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述制备活性层具体是以共轭聚合物为有机给体，富勒烯烃研生物或小分子为有机受体，有机给体和有机受体的质量比为1:1.2 ~ 1.5，用有机溶剂搅拌溶解有机给体和有机受体，得混合溶液，以2000 ~ 3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30 ~ 40s，沉积形成厚度为100 ~ 300nm的活性层薄膜。

8.如权利要求5所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述制备活性层具体是以共轭聚合物为有机给体，富勒烯烃研生物或小分子为有机受体，有机给体和有机受体的质量比为1:1.2 ~ 1.5，用有机溶剂搅拌溶解有机给体和有机受体，得混合溶液，以2000 ~ 3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30 ~ 40s，沉积形成厚度为100 ~ 300nm的活性层薄膜。

9.一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

步骤1：基底预处理

将ITO或FTO基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用；

步骤2：制备电子传输层

（1）前驱液配制：以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5 ~ 10℃温度下以700 ~ 800rpm搅拌3 ~ 5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400 ~ 500rpm持续搅拌2 ~ 7h后静置陈化2 ~ 6h，其中醋酸铁、醇类有机溶剂和胺类有机溶剂的质量体积比为0.1g：1 ~ 15mL：0.1 ~ 0.3mL，所述醇类有机溶剂可选用乙醇、丙醇、乙二醇或乙二醇甲醚，上述胺类有机溶剂可选用乙二胺、乙醇胺或异丙醇胺；

（2）沉积薄膜：将步骤（1）配制的前驱液以旋涂的方式涂覆在预处理后的基底上，涂覆厚度为20 ~ 30nm，然后将涂覆了前驱液的基底置于140 ~ 150℃下热处理25 ~ 40min；

步骤3：制备活性层

以PM6为有机给体、Y6为有机受体，PM6和Y6的质量比为1:1.2 ~ 1.4，用含有质量浓度为0.5%氯萘的氯仿溶剂溶解PM6:Y6得混合溶液，二者的总浓度为16mg/mL，将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，沉积形成厚度为100 ~ 120nm的活性层薄膜；

步骤4：制备空穴传输层和电极层

将制备了活性层的基底置于真空蒸镀仓中，依次蒸镀8 ~ 10nm厚的氧化钼空穴传输层和厚度为80 ~ 100nm的银电极层。