[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

说明书

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、活性层、空穴传输层和金属薄膜电极，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的有机聚合物，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。本发明制备的非晶态氧化铁薄膜，用做有机光伏器件的电子传输层，具有优异的导电性，制备的有机光伏器件ITO/Fe₂O₃/PM6:Y6/MoO₃/Ag的短路电流密度25.7mA/cm³，开路电压为0.82V，填充因子为0.63，光电转换效率为12.1%，具有生产成本低，生产效率高的优点。

技术领域

本发明涉及有机光伏器件制备技术领域，具体涉及一种含氧化铁界面层的有机光伏器件及其制备方法。

背景技术

有机光伏器件的性能，通常通过以下几个参数来衡量：短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化效率。近年来，对于提高有机光伏器件的性能，常常是通过活性层中给体、受体材料的设计与合成；调整有机光伏器件的整体结构；调控活性层的形貌结构或者对界面层进行调整。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，其中较为常见的金属氧化物是ZnO、CuO、TiO₂、MoO₃、NiO、WO₃、AgO等。

作为n型半导体氧化物的氧化铁，与氧化锌（ZnO）、氧化钛（TiO₂）等金属氧化物一样，原理上也可作电子传输层，但实际应用中晶态结构的氧化铁光生载流子的效率低。且由于氧化铁薄膜制备过程中，需要进行高温退火形成晶体结构，如专利申请CN101693600A以六水合氯化铁为铁源制备溶胶，在400~500℃下热处理，制备氧化铁薄膜；专利申请CN103184443A在ITO基底上涂覆氯化铁胶体，在350℃下焙烧，重复涂覆、焙烧，最后一次在550℃下焙烧的晶态结构氧化铁薄膜。而目前有关非晶态氧化铁作为有机光伏器件电子传输层的研究还少有报道，这是由于未经高温退火（200℃）得到的氧化铁薄膜往往在表面粗糙度、薄膜均匀性、致密性、导电性等方面存在问题，导致电子-空穴对在界面处复合增大，影响器件性能的输出，因而这样的界面层结构就不太适用于有机光伏器件中。

发明内容

本发明目的在于提供一种以非晶态氧化铁薄膜为界面层的有机光伏器件。

本发明另一目的是提供上述含有非晶态氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，该方法成本低廉、操作简单，制备的非晶态氧化铁薄膜导电性能优异。

本发明目的通过如下技术方案实现：

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，活性层为有机聚合物，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。

进一步，上述有机聚合物包括但不限于PTB7-Th:PC₇₁BM、PM6:Y6或P3HT:PCBM。

优选的，所述有机聚合物为PM6:Y6。