[发明专利]一种N-Br双电偶子混合电子传输层及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体公开了一种N‑Br双电偶子混合电子传输层，所述混合电子传输层由含N基团有机材料和含Br基团有机材料组成，所述含N基团有机材料和含Br基团有机材料的质量比为0.8~0.95:0.05~0.2。本发明的N‑Br双电偶子混合电子传输层，通过将含N基团有机材料和含Br基团有机材料混合并优化两者之间的配比，N‑Br双电偶子，两者协同增效，能够有效降低电极功函数，抑制暗电流泄漏，改善电荷运输，应用到太阳能电池中能够起到较好的界面调控作用，能够有效提高器件的光电转化效率，制备工艺简单、工序少，有利于应用推广。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种N-Br双电偶子混合电子传输层及其制备方法与应用。

背景技术

电子传输层在电子传输过程中起着至关重要的作用，它可以改变电极的功函数，降低电子提取势垒，在更能有效的将电子提取出来并在阴极上收集，平滑活性层表面，并去除溶剂残留物，稳定界面处链接效应等作用，是一种有突出作用的中间层。并且现在电子传输机制在研究中界面工程处于核心地位，且已经在各种器件得到了广泛的应用。最初用在电极和活性层之间的电子传输层材料是一些低功函的金属，例如钙(Ca)、铝(Al)等，但是引入低功函金属作为电子传输层会对器件的稳定性造成不利的影响。随后一些碱金属化合物如氟化锂和碳酸铯等被用作电子传输层应用在器件中，但是碱金属化合物用制备成电子传输层一般采用蒸镀方法，具有制备条件苛刻、成本高，限制其应用。

相对于无机的电子传输层材料，有机电子传输层材料由于与活性层具有更好的相容性，因而更能显著地改善电极与活性层界面的接触性能。目前，制备有机电子传输层薄膜的主要方法有水热法和旋涂法，水热法如反应釜水热，但是要求材料对氧气和水不敏感、且最终器件由于长期的水和氧的接触导致稳定性非常差。近年来，旋涂法以其成本低、产率高、工艺简单，适合规模化生产等优点日益受到众多学者的重视。但电子传输层材料的更新速度远远比不上其他界面的材料的发展，有关基团降低电极功函数的相关研究仍有待深入地探索和完善，电子传输层的性能有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于一种N-Br双电偶子混合电子传输层及其制备方法，能够通过简单的制备过程，获得具有降低电极功函数，抑制暗电流泄漏，提高电荷提取速度的电子传输层薄膜。

为实现上述目的，本发明提供了一种N-Br双电偶子混合电子传输层，所述混合电子传输层由含N基团有机材料和含Br基团有机材料组成，所述含N基团有机材料和含Br基团有机材料的质量比为0.8～0.95:0.05～0.2。

优选的，上述的N-Br双电偶子混合电子传输层中，所述含N基团有机材料为PDIN、NDI-N、PDINN、PFN中的一种。

优选的，上述的N-Br双电偶子混合电子传输层中，所述含Br基团有机材料为PDI-NBr、NDI-NBr、PFN-Br中的一种。

优选的，上述的N-Br双电偶子混合电子传输层中，所述含N基团有机材料和含Br基团有机材料的质量比0.9:0.1。

一种上述的N-Br双电偶子混合电子传输层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含N基团有机材料和含Br基团有机材料分别加入溶剂中，搅拌得到含N基团有机材料溶液和含Br基团有机材料溶液；

(2)将含N基团有机材料溶液和含Br基团有机材料溶液按照含N基团有机材料和含Br基团有机材料的质量比为0.8～0.95:0.05～0.2进行混合，得到混合溶液；

(3)将步骤(2)得到的混合溶液旋涂在载体表面，制备N-Br双电偶子混合电子传输层。

优选的，上述的N-Br双电偶子混合电子传输层的制备方法中，所述步骤(1)中，含N基团有机材料溶液和含Br基团有机材料溶液浓度为1～3mg/ml。