[发明专利]一种三元有机太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种三元有机太阳电池，其特征在于，该三元有机太阳电池依次包括层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层以及阴极；所述的活性层依次包括层叠的电子给体层和电子受体层，所述的电子受体层由两种不同电子受体材料共混组成；

所述电子给体层材料的结构式如式(1)所示：

其中n为1～10000的自然数，R为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一种以上官能团取代，或C1～C30烷基上一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一种以上官能团取代；

所述电子受体材料的结构为A-B-A结构，A选自以下结构中的一种：

其中R₁、R₂和R₃为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一种以上官能团取代，或C1～C30烷基上的一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一种以上的官能团取代；

B选自以下结构中的一种：

其中R₁和R₂为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一种以上官能团取代，或C1～C30烷基上的一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一种以上的官能团取代。

2.根据权利要求1所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述活性层的厚度为50nm～200nm，所述活性层中的电子给体层的厚度为30～100nm。

3.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述阳极为ITO，所述阳极的厚度为100～200nm。

4.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述空穴传输层为PEDOT:PSS，所述空穴传输层的厚度为30～50nm。

5.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述电子传输层为PFN-Br，所述电子传输层的厚度为3～5nm。

6.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述阴极为Ag，所述阴极的厚度为80～120nm。

7.根据权利要求1所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述衬底为透明玻璃。

8.权利要求1～7任一项所述一种三元有机太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)清洗涂覆有ITO层的玻璃衬底并干燥；

(2)将PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO层上作为空穴传输层，转速为3000～4000rpm，厚度为30～50nm；然后在140～160℃热退火处理10～20min；

(3)将电子给体层材料溶于有机溶剂中配制得到浓度为8～10mg mL^-1的给体溶液并进行加热搅拌，将给体溶液旋涂于空穴传输层上，制备得到厚度为30～100nm的电子给体层，将电子给体层在60～160℃条件下退火5～20min；将两种不同的电子受体材料按照1％～99％：99％～1％的比例溶于有机溶剂中配制得到浓度为10～20mg mL^-1的受体混合溶液并进行加热搅拌，将受体混合溶液旋涂在电子给体层上，制备厚度为20～100nm的电子受体层，然后在60～160℃条件下退火5～20min；

(4)将PFN-Br旋涂于电子受体层上作为电子传输层，厚度为3～5nm；

(5)在电子传输层上真空蒸镀厚为80～120nm的Ag阴极。

9.根据权利要求8所述一种三元有机太阳电池的制备方法，其特征在于，在配制给体溶液时，所述给体溶液并进行加热搅拌中，所述加热的温度为80～100℃，所述搅拌的时间为10～12h。

10.根据权利要求8所述一种三元有机太阳电池的制备方法，其特征在于，在配制受体混合溶液时，所述受体混合溶液并进行加热搅拌中，所述加热的温度为60～80℃，所述搅拌的时间为10～12h。