[发明专利]一种基于溶液法沉积双空穴传输层的倒装有机太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于溶液法沉积双空穴传输层的倒装有机太阳能电池及其制备方法。所述倒装有机太阳能电池包括从下至上依次设置的透明导电衬底、电子传输层、活性层、双空穴传输层和金属电极层；其中，所述双空穴传输层为包括沉积于活性层上的PEDOT：PSS层，和沉积于PEDOT：PSS层上的NiOx层。本发明将PEDOT：PSS溶液改性并于有机活性层上旋涂成膜，再将稀释后的NiOx纳米颗粒溶液旋涂于PEDOT：PSS层上得到双空穴传输层(PEDOT：PSS层+NiOx层)，该双空穴传输层由溶液法制备，更适合未来大面积印刷生产有机太阳能电池，且采用该双空穴传输层的倒装有机太阳能电池有较高的能量转化效率。

技术领域

本发明涉及有机光电器件技术领域，具体涉及一种基于溶液法沉积双空穴传输层的倒装有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着不可再生能源的日渐枯竭，以及人类对能源需求的不断提高，能源问题越来越成为人类关注的对象，清洁的可再生能源也成为解决能源问题的重要一环。太阳能是一种环保的可再生能源，通过太阳能电池能将太阳能转化为可利用的电能，与传统的硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池具有质量轻、可溶液加工和半透明性等优点，并且可以制备成柔性的大面积太阳能电池，因此，有机太阳能电池拥有更广阔的应用领域和更深远的发展前景。目前，单节有机太阳能电池效率最高已经可以达到18％以上了，很有希望进一步发展，从而实现有机太阳能电池的工业化生产。

目前的高效有机太阳能电池大多停留在实验室制备阶段，溶液加工法制备有机太阳能电池的工艺尚未成熟，从而导致有机太阳能电池的制备成本依然比较高，并且制备工序较为复杂，这些都阻碍了有机太阳能电池的发展与应用。目前，在有机太阳能电池正装结构中PEDOT：PSS作为空穴传输层直接与ITO 接触，而据文献中报道，PEDOT：PSS为酸性且会腐蚀ITO从而影响器件的稳定性，为了弥补稳定性的不足，人们常采用制备倒装结构的器件。然而，有机太阳能电池采用的倒装结构中，由于PEDOT：PSS为水溶液，无法使其在油性的有机活性层上铺展成膜。因此，开发PEDOT：PSS这一优良的空穴传输层材料并使其能在有机活性层上成膜，并提供一个可溶液加工且性能较好的空穴传输层制备方案是十分必要的。

发明内容

为了解决现有技术上的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于溶液法沉积双空穴传输层的倒装有机太阳能电池及其制备方法。本发明主要解决溶液法制备空穴传输层的问题并优化空穴传输层，并使电池能保持较高的能量转化效率。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于溶液法沉积双空穴传输层的倒装有机太阳能电池，包括从下至上依次设置的透明导电衬底、电子传输层、活性层、双空穴传输层和金属电极层；其中，所述双空穴传输层为包括沉积于活性层上的PEDOT：PSS层，和沉积于PEDOT：PSS层上的NiOx层。

优选的，所述透明导电衬底为ITO覆盖的导电玻璃片；

优选的，所述电子传输层为ZnO层，厚度为30-40nm；

优选的，所述活性层为给体材料PBDB-T-2F与受体材料BTP-eC9的混合物，厚度为100-110nm，所述给体材料与受体材料混合的质量比为1：1.2-1.3；

优选的，所述PEDOT：PSS层的厚度为10-12nm；

优选的，NiOx层的厚度为3-6nm；

优选的，所述金属电极层为银，厚度为100-120nm。

上述一种基于溶液法沉积双空穴传输层的倒装有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)清洗透明导电衬底干燥；

(2)将电子传输材料前驱液旋涂于透明导电衬底上，转速为3000-4000rpm，然后于190-210℃条件下退火处理30-60min，得到电子传输层；