[发明专利]一种电子注入材料、其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及电子注入材料其制备方法和应用。

背景技术

一般在太阳能电池中含有电子注入材料，以增加受体和阴极之间的电子传递效率。目前常用的一些电子注入材料(如LiF)材料，蒸镀工艺比较困难，厚度难以控制(厚度一般控制在1nm以下)，而厚度往往对注入层的注入效率影响很大，厚度太大，导致器件的串联电阻过大，不利于电子的注入，而厚度太小，则不能形成有效的欧姆接触，同样不利于电子的注入，同时这些电子注入材料的注入效率低，成为其商业应用的重大问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种电子注入材料，解决现有技术电子注入材料电子注入效率低，制备困难的技术问题。

本发明是这样实现的，

一种电子注入材料，该电子注入材料包括相互混合的铯盐和氧化锌，该氧化锌和铯盐的质量比为1-6∶1。

本发明实施例还提供一种电子注入材料制备方法，包括如下步骤：

制备含氧化锌的第一溶液；

将铯盐溶于醚溶液或醇溶液中，搅拌，制备第二溶液；

按照氧化锌和铯盐质量比为1-6∶1将第一溶液和第二溶液混合，搅拌，得到混合溶液；

将该混合溶液旋涂于衬底上，在100-200℃条件下保温15-60分钟，在衬底上形成电子注入材料。

本发明实施例进一步提供上述电子注入材料在太阳能电池中的应用。

本发明实施例电子注入材料，通过将碳酸铯和氧化锌混合掺杂，提高了电子注入层的LUMO能级，降低了电子注入材料和活性层的势垒，使得电子注入太阳能电池阴极的效率大大增加。本发明实施例电子注入材料的制备方法，操作简单，对设备要求低，适于工业化应用。

附图说明

图1是含本发明实施例电子注入材料的太阳能电池器件的能级图；

图2是含本发明实施例电子注入材料的太阳能电池器件的结构图；

图3是含本发明实施例电子注入材料的太阳能电池器件和含氟化锂作为注入层的太阳能电池器件的电子注入效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种电子注入材料，该电子注入材料包括相互掺杂的铯盐和氧化锌，该氧化锌和铯盐的质量比为1-6∶1。

具体地，该铯盐和氧化锌相互混合、掺杂，优选铯盐和氧化锌均匀混合，形成本发明实施例电子注入材料。本发明实施例电子注入材料，氧化锌和铯盐质量比为1-6∶1，优选1-2∶1，例如，1∶1，2∶1，2.5∶1，3∶1，4∶1，5∶1及6∶1等。

具体的，该铯盐包括碳酸铯、叠氮化铯、氯化铯、溴化铯、碘化铯中的至少一种。

本发明实施例电子注入材料为层状结构，厚度为20-60纳米，大大高于现有氟化锂单独作为注入层的厚度(1纳米以下)，因此，使得制备方法对厚度的控制更加容易，降低制备电子注入材料的难度。现有技术中，电子注入材料的厚度要求严格，厚度不能太高，否则电阻太大，厚度也不能太低，否则不能形成有效的电接触，氟化锂单独作为注入层的厚度一般小于1纳米，而本发明实施例电子注入材料，将铯盐和氧化锌掺杂，属于n型掺杂，铯盐能够提供大量电子给氧化锌，从而大大提高电子注入材料导电效率，因此可以将电子注入材料的厚度适当增加，降低了制备难度。

本发明实施例电子注入材料，由铯盐和氧化锌掺杂形成，该铯盐的能级较高而氧化锌的能级低，掺杂后的电子注入材料的LUMO能级能得到有效的提高，从而降低电子注入材料和PCBM(3-己基噻吩的聚合物，主要用于有机薄膜晶体管和有机太阳能电池)受体之间的势垒，使得PCBM受体的电子可以更有效的注入到阴极而被阴极收集，提高电子注入效率，从而提高能量转换效率。