[发明专利]一种阴极界面层材料及其制备方法和一种反式太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种阴极界面层材料及其制备方法，该阴极界面层材料为表面活性剂包覆缺位多金属氧簇复合物，能够作为太阳能电池的阴极界面层材料使用。本发明提供了一种反式太阳能电池，包含顺次接触设置的阴极、阴极界面层、活性层、阳极界面层和阳极；所述阴极界面层为K₂[(C_nH_2n+1)₄N]₅[PW₁₁O₃₉]或K₃[(C_nH_2n+1)₄N]₅[SiW₁₁O₃₉],n为4、6、8或10。所述反式太阳能电池的开路电压为0.4～0.85V，短路电流为9.53～15.93mAcm^‑2，填充因子为53.2～67％，光电转换效率为4.42～8％。本发明提供了反式太阳能电池的制备方法，在常温下即可得到阴极界面层。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种阴极界面层材料及其制备方法和一种反式太阳能电池及其制备方法。

背景技术

聚合物太阳能电池(PSCs)因材料来源广、性质易调节、可实现柔性、大面积、低成本、全溶液加工等突出优点，近年来已经成为国际上的热点研究领域。经过人们十几年的不懈努力，PSCs领域在近年有了突破性的进展。

通常情况下，PSCs由活性层和两侧的阴、阳电极组成。根据光入射的电极的角色(阴极或者阳极)，PSCs可以分为两种结构：当光入射的电极为阴极时，PSCs为反式器件(I-PSCs)；当光入射的电极为阳极时，PSCs为正式器件。而反式聚合物太阳能电池因其具有高的效率和长寿命，较正式聚合物太阳能电池有更好的应用前景。

现有技术中，溶液加工的金属氧化物，如氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO₂)常用做阴极界面层。但是，该类金属氧化物阴极界面层薄膜制备过程中需要高温加热处理，浪费大量的资源。目前为止，尚未有技术人员将表面活性剂包覆缺位多金属氧簇复合物应用于反式聚合物太阳能电池中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反式太阳能电池，该太阳能电池以表面活性剂包覆缺位多金属氧簇复合物作为阴极界面层材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种阴极界面层材料，由具有式I或式II所示化学组成的物质形成：

K₂[(C_nH_2n+1)₄N]₅[PW₁₁O₃₉] 式I；

K₃[(C_nH_2n+1)₄N]₅[SiW₁₁O₃₉] 式II；

式I和式II中n独立地为4、6、8或10。

本发明还提供了所述阴极界面层材料的制备方法，包含如下步骤：

将表面活性剂溶液滴加至多金属氧簇溶液中，沉淀反应得到阴极界面层材料；所述制备过程中表面活性剂原料和多金属氧簇原料的总电荷数之比为(0.8～0.9):1；

所述制备过程中，多金属氧簇原料的选择如下：

当所述阴极界面层材料分子中，季铵盐基团的总电荷与多金属氧簇的总电荷数之比为0.7时，所述表面活性剂原料为(C_nH_2n+1)₄NBr，所述多金属氧簇原料为K₇PW₁₁O₃₉；