[发明专利]一种基于水醇溶性聚合物混合阴极界面层的本体异质结太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于水醇溶性聚合物混合阴极界面层的本体异质结太阳电池，其特征在于，沿入射光方向，依次包括玻璃衬底、阳极、阳极界面层、光活性层、阴极界面层和阴极；

所述阴极界面层的材料为高效电子传输材料掺杂水醇溶性聚合物的混合物；所述高效电子传输材料与水醇溶性聚合物的混合质量比为1：5～1：1；所述高效电子传输材料包括4,7-二苯基-1,10-菲啰啉；所述水醇溶性聚合物为含有极性基团或离子性基团的极性单元共轭聚合物，或者含有极性基团或离子性基团的极性单元的共轭聚合物对应的聚电介质；所述阴极界面层的厚度为0.1～100nm。

2.根据权利要求1所述的一种基于水醇溶性聚合物混合阴极界面层的本体异质结太阳电池，其特征在于，所述含有极性基团或离子性基团的极性单元共轭聚合物具有如下化学结构式：

式中，x，y，z为分子摩尔分数，且0.5≤x≤1，0≤y+z≤0.5，x+y+z＝1；聚合度n＝1～300；

A为含有极性基团或离子性基团的极性共轭单元，具有如下结构中的一种或多种：

芴；

对苯；

螺旋-对苯；

咔唑；

其中，R₁，R₂为带有胺基、季铵盐基、腈基、羧基、磺酸基和磷酸基中的一个或多个的侧链；

B为非极性共轭单元，具有如下结构中的一种或多种：

芴；

对苯；

螺旋-对苯；

咔唑；

其中，R₃，R₄为H或C₁-C₂₀的烷基；R’₃，R’₄为H、C₁-C₂₀的烷基或烷氧基；

C具有如下结构中的一种或多种：

其中，X为硫或硒，R₅，R₆，R₇，R₈，R₉，R₁₀为H，或为C₁～C₁₀的烷基；R₁₁，R₁₂为H，或为C₁～C₁₀的烷基，或为对苯基。

3.根据权利要求1所述的一种基于水醇溶性聚合物混合阴极界面层的本体异质结太阳电池，其特征在于，所述4,7-二苯基-1,10-菲啰啉具有如下化学结构式：

4.根据权利要求1所述的一种基于水醇溶性聚合物混合阴极界面层的本体异质结太阳电池，其特征在于，所述阳极为氧化铟锡薄膜、掺氟二氧化锡薄膜、金属膜或金属氧化物薄膜中的一种以上，阳极的厚度为10～1000nm；所述金属膜包括金、银、铜或铝的薄膜；所述金属氧化物薄膜包括氧化钼或氧化钨的薄膜；所述阳极界面层为基于导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩的导电界面层，厚度为20～40nm；所述阴极为金属薄膜，厚度为10～1000nm，所述金属薄膜包括金、银、铜或铝的薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种基于水醇溶性聚合物混合阴极界面层的本体异质结太阳电池，其特征在于，所述光活性层的材料包括电子给体材料和电子受体材料，选用共轭聚合物或有机小分子半导体材料作为电子给体材料，选用C₆₀及其衍生物、C₇₀及其衍生物或无机半导体纳米颗粒作为电子受体材料；所述电子给体材料和电子受体材料的质量比为4：1；C₆₀的衍生物包括[6,6]-甲基-C61-丁酸甲酯；C₇₀的衍生物包括[6,6]-甲基-C71-丁酸甲酯；所述无机半导体纳米颗粒包括氧化锌颗粒、氧化钛颗粒或碲化镉颗粒；所述光活性层的厚度为20～500nm。