[发明专利]一种基于二维黑磷的有机太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于二维黑磷的有机太阳能电池，其特征在于，包括第一电极，第二电极，以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层，所述光活性层的材料包括黑磷纳米片、给体材料和受体材料，所述光活性层中，所述黑磷纳米片的质量占比为0.1-50％。

2.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述黑磷纳米片的长宽尺寸为1nm-100nm，所述黑磷纳米片的厚度为0.5nm-10nm。

3.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述黑磷纳米片的表面通过物理吸附或化学键合设置有亲油修饰层，所述亲油修饰层含有亲油基团。

4.如权利要求3所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述亲油修饰层通过将所述黑磷纳米片采用长链烷基苯磺酸盐、长链烷基苯重氮四氟硼酸盐、聚乙烯吡咯烷酮或长链烷基取代的离子液体修饰得到。

5.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述给体材料选自有机小分子或共轭聚合物中的一种；所述受体材料选自C 60、C70或C60、C70的衍生物中的一种。

6.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述第一电极为阳极，所述第二电极为阴极，或所述第一电极为阴极，所述第二电极为阳极，所述阳极与所述光活性层之间设置有阳极修饰层，所述阴极与所述光活性层之间设置有阴极修饰层，所述阳极修饰层的材质为P型半导体材料，所述阴极修饰层的材质为N型半导体材料。

7.如权利要求6所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述P型半导体材料包括过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物包括MoO₃、V₂O₅、NiO、ReO₃和WO₃中的至少一种；所述N型半导体材料包括Ca、ZnO和TiO₂中的至少一种。

8.一种基于二维黑磷的有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一电极；

采用涂覆或印刷的方式在所述第一电极上制备光活性层，所述光活性层的材料包括黑磷纳米片、给体材料和受体材料；

在所述光活性层上制备第二电极，即得到基于二维黑磷的有机太阳能电池。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述采用涂覆或印刷的方式在所述第一电极上制备光活性层的步骤包括：将所述黑磷纳米片进行亲油性预处理后得到表面具有亲油修饰层的黑磷纳米片，然后将所述表面具有亲油修饰层的黑磷纳米片与给体材料和受体材料一同分散于有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到浆料，将所述浆料涂覆或印刷在所述第一电极上，烘干后，即得到所述光活性层。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述亲油性预处理的具体操作为：将所述黑磷纳米片采用长链烷基苯磺酸盐、长链烷基苯重氮四氟硼酸盐、聚乙烯吡咯烷酮或长链烷基取代的离子液体进行表面修饰。