[发明专利]基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，采用反型结构，自下而上依次为：透明衬底、透明导电阴极、阴极缓冲层、有机活性层、阳极缓冲层、金属阳极；其特征在于所述阴极缓冲层为SnO₂薄膜和ZnO薄膜构成的异质结阴极缓冲层；

所述异质结阴极缓冲层通过下述方法制备：

配制锡离子浓度为0.1～0.3mol/L的氧化锡前驱体溶胶，经磁力搅拌、静置后，用匀胶机旋涂于透明导电阴极上，匀胶机转速为4000～8000rpm，旋涂时间为15～60s；然后进行干燥处理得到氧化锡前驱体薄膜；

配制锌离子浓度分别为0.1～0.3mol/L的氧化锌前驱体溶胶，经磁力搅拌、静置后，用匀胶机旋涂于SnO₂阴极缓冲层上，匀胶机转速为4000～8000rpm，旋涂时间为15～60s；然后进行干燥处理得到氧化锌前驱体薄膜；

在300～600℃高温下煅烧得到SnO₂薄膜和ZnO薄膜构成的异质结阴极缓冲层，高温煅烧时间为30-120min。

2.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述氧化锡前驱体溶胶中锡离子浓度为0.2mol/L，匀胶机转速为6000rpm，旋涂时间为30s；氧化锌前驱体溶胶中锌离子浓度为0.2mol/L，匀胶机转速为7000rpm，旋涂时间为30s，高温烧结时间60min。

3.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述透明衬底材料为玻璃或透明聚合物，所述透明玻璃为石英玻璃、硅酸盐玻璃或钠钙玻璃，所述透明聚合物材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯或聚丙烯酸的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述透明导电阴极材料为掺氟氧化锡，沉积于透明衬底上。

5.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述有机活性层是由电子给体材料P3HT和电子受体材料PC₆₁BM按1:1的质量比制备的混合物或由电子给体材料PCDTBT和电子受体材料PC₇₁BM按1:4的质量比制备的混合物。

6.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述阳极缓冲层为金属氧化物薄膜或有机导电聚合物薄膜，其中金属氧化物薄膜为氧化钼、氧化钒、氧化钨或氧化镍薄膜，有机导电聚合物薄膜为PEDOT：PSS或PANI(聚苯胺)类有机导电聚合物薄膜。

7.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述阳极缓冲层为MoO₃，其厚度为3～7nm。

8.根据权利要求7所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述阳极缓冲层厚度为5nm。

9.根据权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于所述金属阳极为Ag、Al或Au，其厚度为100nm～200nm。

10.一种如权利要求1所述的基于异质结阴极缓冲层的有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

①将带有透明导电阴极的透明衬底进行清洗、干燥和等离子体处理；

②配制金属离子浓度为0.1～0.3mol/L的氧化锡前驱体溶胶，经磁力搅拌、静置后，用匀胶机旋涂于透明导电阴极上，匀胶机转速为4000～8000rpm，旋涂时间为15～60s；然后进行干燥处理得到氧化锡前驱体薄膜；

③配制金属离子浓度分别为0.1～0.3mol/L的氧化锌前驱体溶胶，经磁力搅拌、静置后，用匀胶机旋涂于SnO₂阴极缓冲层上，匀胶机转速为4000～8000rpm，旋涂时间为15～60s；然后进行干燥处理得到氧化锌前驱体薄膜；经300～600℃高温煅烧30-120min后得到SnO₂薄膜和ZnO薄膜构成的异质结阴极缓冲层；

④在ZnO薄膜上制备有机活性层；然后将制备了有机活性层的基片置于110～140℃的加热台上退火处理10min；

⑤在真空镀膜机里，依次在有机活性层上蒸镀阳极缓冲层，在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag。