[发明专利]一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池，其特征为该太阳能电池的组成从下到上依次为玻璃衬底、阴极层、阴极修饰层、活性层、阳极修饰层、n型掺杂层和阳极层；

所述沉积在阳极修饰层上的n型掺杂层是以下二组分薄膜中一种：Ⅰ.由2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉和镱组成的n型掺杂薄膜，其质量比为2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉:镱＝100:1～100:40；Ⅱ.由4,7-二苯基-1,10-菲罗啉和镱组成的n型掺杂薄膜，其质量比为4,7-二苯基-1,10-菲罗啉:镱＝100:1～100:40；Ⅲ.由1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯和镱组成的n型掺杂薄膜，其质量比为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯:镱＝100:1～100:40。

2.如权利要求1所述的使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池，其特征为所述阴极层的材料是导电氧化铟锡薄膜；

所述阴极修饰层的材料是纳米氧化锌；

所述活性层的材料是以下二组分薄膜中的任意一种：Ⅰ.由聚(3-己基噻吩)和[6.6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯组成的二组分薄膜，其质量配比为聚(3-己基噻吩):[6.6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯＝12:6～12:24；Ⅱ.由聚(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯并[1,2-b；4,5-b']二噻吩基-alt-(4-(2-乙基己基-3-氟噻吩并[3,4-b]噻吩)-2-羧酸酯基))和[6.6]-苯基-C₇₁-丁酸甲酯组成的二组分薄膜，其质量配比为聚(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯并[1,2-b；4,5-b']二噻吩基-alt-(4-(2-乙基己基-3-氟噻吩并[3,4-b]噻吩)-2-羧酸酯基)):[6.6]-苯基-C₇₁-丁酸甲酯＝10:5～10:20；Ⅲ.由聚([4,8-双-((2-乙基己基)-4-氟-2-噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩]-alt-[1,3-双-(噻吩-5基)-5,7-双-(2-乙基己基)苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮])和12,13-二(2-乙基己基)-3,9-双十一基-12,13-二氢-[1,2,5]噻二唑并[3,4-e]噻吩并[2”,3”:4',5']噻吩并[2',3':4,5]吡咯并[3,2-g]噻吩并[2',3':4,5]噻吩并[3,2-b]吲哚-2,10-二(5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)茚-1-酮)组成的二组分薄膜，其质量配比为聚([4,8-双-((2-乙基己基)-4-氟-2-噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩]-alt-[1,3-双-(噻吩-5基)-5,7-双-(2-乙基己基)苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮]):12,13-二(2-乙基己基)-3,9-双十一基-12,13-二氢-[1,2,5]噻二唑并[3,4-e]噻吩并[2”,3”:4',5']噻吩并[2',3':4,5]吡咯并[3,2-g]噻吩并[2',3':4,5]噻吩并[3,2-b]吲哚-2,10-二(5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)茚-1-酮)＝7:3.5～7:14；

所述阳极修饰层的材料是三氧化钼；

所述沉积在n型掺杂层上的阳极层的材料为铝。

3.如权利要求1所述的使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池，其特征为所述的氧化铟锡导电薄膜的厚度为80～300nm和面电阻小于10欧姆/每4×4cm²方块。

4.如权利要求1所述的使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池，其特征为所述的阴极修饰层的厚度为20～50nm；所述的活性层的厚度为50～500nm；所述的阳极修饰层的厚度为2～10nm；所述的n型掺杂层的厚度为5～50nm；所述的阳极层的厚度为50～200nm。

5.如权利要求1所述的使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池的制备方法，该方法包括如下步骤：

第一步，衬底上的阴极层的处理

把以阴极层覆盖的玻璃衬底裁剪后，依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗；

第二步，在阴极层上沉积阴极修饰层

将纳米ZnO溶液旋涂到第一步处理过的阴极层上，1000～3000转/分钟的速度下旋涂50～70秒钟，形成的阴极修饰层薄膜；

其中，所述的纳米ZnO溶液的溶剂为乙醇，浓度为10～30mg/mL，纳米ZnO颗粒的粒径为1～3nm；

第三步，在阴极修饰层上沉积活性层

选用以下工艺中的任意一种：

Ⅰ.按照二组分薄膜的质量配比为P3HT:PC₆₁BM＝12:6～24，将P3HT和PC₆₁BM加入到1,2-邻二氯苯中形成混合溶液，其中，PC₆₁BM的浓度为6～24mg/mL；然后在800～2000转/分钟的速度下，将其旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，之后在大气条件下放置200～1200秒，形成的二组分薄膜；

Ⅱ.按照二组分薄膜的质量配比为PTB7-Th:PC₇₁BM＝10:5～20，将PTB7-Th和PC₇₁BM加入到1,2-邻二氯苯中形成混合溶液，其中，PC₇₁BM的浓度为5～20mg/ml；然后在800～2000转/分钟的速度下，将其旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，形成的二组分薄膜；

Ⅲ.按照二组分薄膜的质量配比为PM6:Y6＝7:3.5～14，将PM6和Y6加入到氯仿中得到混合溶液，其中，Y6的浓度为3.5～14mg/mL；然后在2000～5000转/分钟的速度下，将其旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，再在氮气气氛下退火2～8分钟，退火温度为90～110℃，形成的二组分薄膜；

第四步，在活性层上沉积阳极修饰层

将第三步制得的沉积了活性层的产品放入真空镀膜机中；真空镀膜机抽到背景真空度为4×10^-4Pa，采用热蒸发方式，在第三步沉积的活性层上再沉积MoO₃作为阳极修饰层；

第五步，在阳极修饰层上沉积n型掺杂层

选用以下工艺中的任意一种：

Ⅰ.真空镀膜机抽到背景真空度为4×10^-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上再沉积BCP中掺杂Yb作为n型掺杂层，厚度为5～50nm，其质量配比为BCP:Yb＝100:1～100:40；

Ⅱ.真空镀膜机抽到背景真空度为4×10^-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上再沉积Bphen中掺杂Yb作为n型掺杂层，厚度为5～50nm，其质量配比为Bphen:Yb＝100:1～100:40；

Ⅲ.真空镀膜机抽到背景真空度为4×10^-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上再沉积TPBi中掺杂Yb作为n型掺杂层，厚度为5～50nm，其质量配比为TPBi:Yb＝100:1～100:40；

第六步，在n型掺杂层上沉积阳极层

在真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10^-4Pa，采用热蒸发方式，在第五步沉积的n型掺杂层上沉积Al薄膜作为阳极层，沉积速率为将此最终产品从在真空镀膜机中取出，最终制得上述使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池。