[发明专利]一种具有可调功函数的透明电极及其制备方法和应用、有机太阳能电池

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种具有可调功函数的透明电极及其制备方法和应用。本发明提供了一种具有可调功函数的透明电极的制备方法，包括以下步骤：在ITO基底上涂覆含氨基聚合物溶液，退火，得到电极修饰层；将所述电极修饰层进行氧等离子体处理，得到所述具有可调功函数的透明电极。本发明对电极修饰层进行氧等离子体处理，可以使高能氧离子注入到电极修饰层表面并形成新的界面偶极子，达到改变整个基底的表面功函数。同时，经过氧等离子体处理后的电极功函数具有较好的稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种具有可调功函数的透明电极及其制备方法和应用、有机太阳能电池。

背景技术

有机太阳能电池(OSC)一般是三明治结构，也就是包括了阳极、阴极以及夹在中间的有机活性层。常见的有机太阳能电池有正装和倒装两种结构，倒装结构中阴极一般是由透明导电层附着于透明基底上，阳极由金属构成，正装结构也是如此，区别仅在于透明导电层上的界面修饰层不同。

氧化铟锡(ITO)导电薄膜具有优异的导电性和透明特性被广泛应用于有机光电子领域，在有机太阳能电池中ITO可以放在阴极收集电子也可以作为阳极收集空穴，同时还可以作为光入射窗口。但是对于有机光伏器件而言，我们希望阴极功函数越低越好(有利于电子的传输)，阳极功函数越高越好(有利于空穴的传输)，而ITO的功函数位于常见阴极和阳极功函数之间，且其功函数与活性层的最高占据轨道(HOMO)，最低未占据轨道(LUMO)都无法匹配形成欧姆接触，这意味着ITO并不是优异的阴极或阳极。

针对上述问题，目前主要是通过使用阴极界面修饰层使得电极与活性层之间形成欧姆接触，常见的阴极界面修饰层包括氧化锌或含氨基聚合物。例如，在周印华课题组发表的Science 2012,336(6079),327-332.中首次介绍了将聚乙烯亚胺(PEIE)应用于太阳能电池阴极，即在ITO玻璃电极上旋涂PEIE修饰ITO的功函数，使电极和活性层形成欧姆接触，使电子更好的被抽取收集。但是上述阴极界面修饰层修饰后的ITO的功函数只能满足其作为阴极的要求，并不能够作为阳极使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有可调功函数的透明电极及其制备方法和应用、有机太阳能电池，所述制备方法可以使透明电极的功函数可调至满足太阳能电池阳极对电极功函数的要求，最终使其既可以作为阴极使用也可以作用阳极使用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种具有可调功函数的透明电极的制备方法，包括以下步骤：

在ITO基底上涂覆含氨基聚合物溶液，退火，得到电极修饰层；

将所述电极修饰层进行氧等离子体处理，得到所述具有可调功函数的透明电极。

优选的，所述氧等离子体处理的条件为：氧气流量为10～15cm³/min；氧气分压为0.12mbar，等离子发生器的功率≤80W，系统压力为0.2mbar，处理时间为5～100s。

优选的，所述含氨基聚合物溶液中含氨基聚合物包括聚乙烯亚胺或聚醚酰亚胺；

所述含氨基聚合物溶液的质量浓度为0.04～0.4％。

优选的，所述涂覆的方式为旋涂；

所述旋涂的转速为3000rpm，时间为40～60s。

优选的，所述退火的温度为100℃，时间为5min。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的具有可调功函数的透明电极，所述具有可调功函数的透明电极的功函数的可调范围为4.0～5.2eV。

本发明还提供了上述技术方案所述具有可调功函数的透明电极在有机太阳能电池、有机发光二极管和有机场效应晶体管中的应用。