一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件，所述的光电器件由下至上依次为阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层和阴极，所述的空穴传输层为NiO胶体纳米晶薄膜。本发明专利技术还公开了所述光电器件的制备方法，制备工艺简单、节约成本，尤其是适合制备柔性光电器件。本发明专利技术制备的胶体NiO纳米晶兼具固体纳米NiO材料的性质和可采用低温溶液工艺加工的特点，且具有更高的稳定性及功函数，更易于传输空穴，作为空穴传输层不仅能够降低器件的界面阻抗而且能够明显提高空穴传输效率，进而提高光电器件的性能。

Photoelectric device using colloid NiO nano crystal film as hole transmission layer and preparation method thereof

The invention discloses a photoelectric device with NiO colloid nanocrystalline films as hole transport layer, the photoelectric device followed by the bottom as anode and hole transport layer, active layer, electron transport layer and cathode, a hole transport layer of the NiO colloid nanocrystalline films. The invention also discloses the preparation method of the photoelectric device, the preparation process is simple, and the cost is saved, in particular, the flexible photoelectric device is suitable for preparing. Colloidal NiO nanocrystals prepared by the invention has the properties of solid materials and nano NiO by low temperature solution processing characteristics, and has stability and higher work function, easy to transfer hole as hole transport layer can not only reduce the interface impedance device and can significantly improve the transmission efficiency and improve the properties of the hole. Optoelectronic devices.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电器件领域，具体涉及一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件及其制备方法。
技术介绍
目前,层状薄膜结构的光电器件引起了人们的极大兴趣，其主要特点是方便利用卷对卷溶液工艺规模化生产，制造方便、设备简单、成本低廉，而且可通过低温溶液工艺制备在柔性衬底上形成柔性器件。在层状薄膜结构的光电器件中，最常见的两类就是LED和太阳能电池。为了提高LED和太阳能电池的器件性能，人们往往在电极和活性层之间引入电子或空穴传输层来提高载流子的传输效率。作为空穴传输层的材料往往要求具有高的功函数、尤其是在柔性器件中还要满足易于低温溶液处理的工艺要求。NiO是一种P型半导体材料，有望作为空穴传输层在光电器件领域得到广泛应用。目前，在包含NiO空穴传输层的光电器件中，其NiO空穴传输层薄膜的制备方法主要有包括气相沉积、磁控溅射、激光脉冲沉积等在内的物理方法，以及前驱体高温退火、高温燃烧合成等在内的化学方法。Jean-MichelCaruge等（NiOasanInorganicHole-TransportingLayerinQuantum-DotLight-EmittingDevices.Jean-MichelCaruge,JonathanE.Halpert,VladimirBulovic，andMoungiG.Bawendi.Nanoletters.2006年6期）通过磁控溅射形成NiO薄膜的方法成功制备出以NiO薄膜为空穴传输层的量子点LED，使量子点LED的外量子效率有了一定提升。K.XerxesSteirer等（SolutiondepositedNiOthin-filmsasholetransportlayersinorganicphotovoltaics.K.XerxesSteirer,JordanP.Chesin,N.EdwinWidjonarko,JosephJ.Berry,AlexMiedaner,DavidS.Ginley,DanaC.Olson.OrganicElectronics.2010年11期）研究了将NiO墨水前驱体旋涂在带有ITO电极的衬底上,然后再通过250℃退火以及等离子体处理形成NiO薄膜的办法制备出了以NiO薄膜为空穴传的太阳能电池,实现了与以PDOT:PSS为空穴传输层的太阳能电池器件差不多的性能。MichaelD.Irwin等（p-Typesemiconductingnickeloxideasanefficiency-enhancinganodeinterfaciallayerinpolymerbulk-heterojunctionsolarcells.MichaelD.Irwin,D.BruceBuchholz,AlexanderW.Hains,RobertP.H.Chang,andTobinJ.Marks.美国国家科学院刊2008年105期）通过激光脉冲沉积的方法制备出具有NiO薄膜空穴传输层的聚合物体异质结太阳能，在各性能参数上比没有NiO空穴传输层的太阳能电池都有了很大提高。上述制备NiO空穴传输层的方法有一个共同的特点就是制备过程中温度过高而无法制备柔性的光电器件，限制了其进一步应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件及其制备方法。胶体NiO纳米晶兼具固体纳米NiO材料的性质和可采用溶液工艺加工的特点，形成的薄膜不但具有高的稳定性而且具有高的功函数，更易于传输空穴，作为空穴传输层不仅能够降低器件的界面阻抗而且能够明显提高空穴传输效率，提高光电器件的性能；本制备工艺简单、节约成本。本专利技术公开了一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件，所述的光电器件由下至上依次为阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层和阴极，所述的空穴传输层为胶体NiO纳米晶薄膜。本专利技术还公开了所述光电器件的制备方法，包含以下步骤：1）将胶体NiO纳米晶与有机溶剂混合，配置浓度为10～80mg/ml的胶体NiO纳米晶溶液，将所述胶体NiO纳米晶溶液涂覆在衬底上，经空气中退火、臭氧处理，在衬底上形成胶体NiO纳米晶薄膜；2）在步骤1）形成的胶体NiO纳米晶薄膜上依次制备活性层、电子传输层和阴极，得到所述的光电器件。所述的有机溶剂只要能够溶解胶体NiO纳米晶即可，可以为氯仿、己烷、甲苯或四氯乙烯。所述胶体NiO纳米晶的的制备步骤如下：（1）将羧酸镍、保护配体、醇和有机溶剂混合后置于反应器中，在惰性保护气氛下搅拌并抽真空；所述的羧酸镍与保护配体的摩尔比为1～10：1；所述羧酸镍的浓度为0.05～0.1mol/L；（2）将反应器中的混合物加热到100～350℃，反应后经冷却、沉淀剂沉淀、提纯处理，得到所述的胶体NiO纳米晶；所述的羧酸镍具有如式（I）所示的通式：(R1-COO)2Ni（Ⅰ），所述的保护配体具有如式（Ⅱ）所示的通式：(R2-COO)nM（Ⅱ），其中，R1与R2独立地选自H、C2～C30烃基或芳基，所述Mn+与羧酸根结合形成的羧酸盐的反应活性低于羧酸镍，n为羧酸根数。所述的保护配体为低反应活性的羧酸金属盐。在此制备方法中所说的低反应活性是指：在该反应体系中，在相同摩尔比、相同反应条件的情况下保护配体与醇单独反应时的速率要比羧酸镍与醇单独反应时的速率要慢很多，以至于在羧酸镍、保护配体和醇混合在一起反应时，只有羧酸镍与醇反应，保护配体不与醇反应而只起到防止生成的胶体氧化镍纳米晶被还原成Ni的作用，反应速率的快慢可以通过红外监测反应过程中不同时段酯的生成量来评价。作为优选，所述的保护配体为脂肪酸锂、脂肪酸钠或脂肪酸钾；所述的脂肪酸根为硬脂酸根或油酸根。作为优选，所述的醇为C12～C28的烷基醇；所述的有机溶剂为1-十八烯、正辛醚或二苯醚；所述的羧酸镍与醇的摩尔比为1：1～10。作为优选，步骤1）所述的胶体NiO纳米晶溶液通过旋涂、印刷或卷对卷工艺涂覆在衬底上，形成均一、平整的薄膜。本专利技术中对所述活性层和电子传输层的制备方式无特殊限定，可以采用现有技术中常用方法进行制备，如溶液法、磁控溅射法、化学气相沉积法、热蒸镀法等。作为优选，步骤2）所述的活性层采用旋涂法进行制备，步骤为：配置浓度为5～40mg/ml的活性材料溶液，将所述活性材料溶液旋涂到胶体NiO纳米晶薄膜上，在胶体NiO纳米晶薄膜上形成活性层。当所述的光电器件为LED时，所述的活性材料为发光材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件，所述的光电器件由下至上依次为阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层和阴极，其特征在于，所述的空穴传输层为胶体NiO纳米晶薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件，所述的光
电器件由下至上依次为阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层和阴极，
其特征在于，所述的空穴传输层为胶体NiO纳米晶薄膜。
2.一种如权利要求1所述的光电器件的制备方法，其特征在于，包
括以下步骤：
1）将胶体NiO纳米晶与有机溶剂混合，配置浓度为10～80mg/ml的
胶体NiO纳米晶溶液，将所述胶体NiO纳米晶溶液涂覆在衬底上，经空
气中退火、臭氧处理，在衬底上形成胶体NiO纳米晶薄膜；
2）在步骤1）制备的胶体NiO纳米晶薄膜上依次制备活性层、电子
传输层和阴极，得到所述的光电器件。
3.如权利要求2所述的光电器件的制备方法，其特征在于，步骤1）
所述的胶体NiO纳米晶的制备步骤如下：
（1）将羧酸镍、保护配体、醇和有机溶剂混合后置于反应器中，在
惰性保护气氛下搅拌并抽真空；
所述的羧酸镍与保护配体的摩尔比为1～10：1；
所述羧酸镍的浓度为0.05～0.1mol/L；
（2）将反应器中的混合物加热到100～350℃，反应后经冷却、沉淀
剂沉淀、提纯处理，得到所述的胶体NiO纳米晶；
所述的羧酸镍具有如式（I）所示的通式：
(R1-COO)2Ni（Ⅰ），
所述的保护配体具有如式（Ⅱ）所示的通式...

【专利技术属性】
技术研发人员：金一政，梁骁勇，叶志镇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33