[发明专利]一种酞菁衍生物薄膜作为阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种酞菁衍生物薄膜作为阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池及其制备方法。其通过溶剂蒸汽退火或过渡舱气流退火处理可以有效地控制缓冲层材料酞菁衍生物的结晶有序度，降低薄膜表面的粗糙度，而且离子型的酞菁衍生物ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈合成方法简单，醇溶性非常好，是对环境友好无毒无害的理想阴极界面材料。本发明的倒置结构器件中不包含酸性空穴传输材料PEDOT:PSS以及低功函数金属电极，所以器件的效率与稳定性均有明显提高。与以往研究相比，本发明方法新颖，制备工艺简单，价格低廉，是提高太阳能电池性能的有效方法。本发明制备的该有机太阳能电池器件在500小时后仍能保持80%以上的效率，明显高于传统器件。

技术领域

本发明涉及一种倒置结构有机太阳能电池，具体涉及一种酞菁衍生物ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈薄膜作为阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

在世界经济大发展的前提下，能源短缺与环境污染问题已经成为了世界经济可持续发展的瓶颈问题。太阳能由于其无污染、储量大、可再生、分布广、便于采集等优势得到了人们的广泛关注，是人们解决能源危机与环境污染的理想候选人，在全球能源战略中具有举足轻重的地位。

聚合物太阳能电池由于其材料合成多样性，质量轻，成本低，易于大面积的卷对卷制备，可直接制备成柔性器件等诸多优势已经获得了业界人们的广泛关注。然而，有机光电器件性能的提高可通过器件的优化来实现，包括薄膜形态的控制（Adv. Funct. Mater.,15（2005）1617–1622）,光调控（Adv. Mater., 23（2011）3465–3470），界面修饰（J. Mater. Chem. 20（2010）2 575–2598）。最近，已经有很多工作者将注意力转移到有机光电器件的界面工艺上来。界面特性被认为是影响器件性能提高的关键因素之一。可以通过在有源层与金属电极之间简单的插入合适的界面层来明显提高器件性能。现在有很多界面层材料被选作阳极或阴极的界面层。包括过渡金属氧化物，共轭聚合物电解质，界面耦极注入材料等。

目前，太阳能电池器件一方面其稳定性仍需要进一步提高，另一方面有机太阳能电池材料毒性较大，对环境污染严重，不适合商业化，这与当前我国的国策背道而驰。因此急需找到一种对环境没有污染的材料应用在太阳能电池中，提高太阳能电池性能和稳定性并降低有机太阳能电池对环境的污染问题，这也是电池领域的未来发展的趋势。

发明内容

技术问题： 本发明就是针对上述问题提出来的，本发明首次提出一种酞菁衍生物薄膜作为阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池及其制备方法，该倒置有机太阳能电池以溶剂蒸汽退火或过渡舱气流退火方法处理ZnPc(OC₈H₁₇OPyCH₃I)₈薄膜提高了太阳能电池性能和稳定性。

技术方案：本发明的目的通过下述技术方案实现：一种酞菁衍生物薄膜作为阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池，所述倒置有机太阳能电池的结构自下至上分别为：透明衬底、透明阴极、阴极缓冲层、吸光层、空穴传输层和金属阳极。

所述吸光层中，电子给体材料为聚3-已基噻吩P3HT ，电子受体材料为[6,6]-苯基C₆₁-丁酸甲酯PC₆₁BM，其聚3-已基噻吩P3HT 和[6,6]-苯基 C₆₁-丁酸甲酯PC₆₁BM的质量比为1:1。

所述空穴传输层材料为氧化钼MoO₃。

所述金属阳极的材料为Al、Ag和Au中的一种。