[发明专利]阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法与应用

说明书

本发明公开了一种阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法与应用。所述阴极界面修饰材料包括PFN和/或PFN衍生物。所述有机薄膜太阳能电池包括沿设定方向依次设置的顶电极层、阴极界面修饰层、光吸收活性层、空穴传输层以及底电极，所述阴极界面修饰层包括所述阴极界面修饰材料。本发明提供的阴极界面修饰材料，采用带有永久电偶极矩的PFN对有机薄膜太阳能电池的阴极进行界面修饰，即插入合适的电子传输层，能有效增强内建电场，从而改善载流子传输并减小复合损失，可以降低阴极功函数，降低电子注入势垒，提高电子注入效率，从而极大提高器件的发光效率、寿命和稳定性，进而提升电池效率。

技术领域

本发明涉及一种改进阴极界面修饰材料，特别涉及一种采用PFN及其衍生物对阴极进行界面修饰的阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法，以及在光伏器件中的应用，属于光电功能材料及光伏器件技术领域。

背景技术

太阳能具有干净无污染、资源丰富、可持续和安全等优点，太阳能电池由于可将光能直接转变为电能，因此一直受到研究者的关注。有机太阳能电池具有生产成本低、能源回收周期短、制备工艺简单、环保性好、原材料来源广泛、可大面积制备、可制备柔性可穿戴器件等优点。但有机太阳能电池也具有载流子迁移率低、器件寿命短、能量转换效率低、无法实现大规模商业化等缺点。

有机聚合物太阳能电池的光活性层成分一般为由电子给体材料D和电子受体材料A组成的共混物，加在ITO导电正极和金属负极之间。光活性层吸收光子之后产生库伦束缚电子空穴对，即激子，然后激子在电子给体和电子受体界面分离，产生电子和空穴。电子和空穴分别被阴极和阳极所收集和提取，沿外电路流动，形成光电流。由于有机半导体材料的载流子迁移率通常很低，在界面上分离出来的载流子在向电极运动过程中会存在大量损失，因此效率往往不高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种阴极界面修饰材料，其包括：PFN或PFN衍生物；所述PFN的中文名称为聚[(9,9-二辛基-2,7-氟-萘)-(9,9-双(3-(N,N-二甲基氨基)丙基))-2,7-芴)]，化学式为poly[(9,9-bis(3'-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9–ioctylfluorene)]，且所述PFN包括式(1)所示的结构：

其中，n的取值范围为10～100。

本发明实施例还提供了一种阴极界面修饰层，其包含前述的阴极界面修饰材料。

本发明实施例还提供了前述的阴极界面修饰材料或阴极界面修饰层于制备光电子器件中的应用。

例如，本发明实施例还提供了一种有机薄膜太阳能电池，包括沿设定方向依次设置的顶电极层、阴极界面修饰层、光吸收活性层、空穴传输层以及底电极，所述阴极界面修饰层包括前述的阴极界面修饰材料或阴极界面修饰层。

本发明实施例还提供了前述的有机薄膜太阳能电池的制作方法，其包括：

(1)提供导电基底，所述导电基底包括底电极，之后在导电基底上设置空穴传输层；

(2)在所述空穴传输层上形成光吸收活性层；

(3)采用前述的阴极界面修饰材料在所述光吸收活性层上形成阴极界面修饰层；

(4)在所述阴极界面修饰层上形成顶电极，获得所述有机薄膜太阳能电池。

与现有技术相比，本发明的优点包括：