一种CSPbBr3掺杂有机太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池领域，其公开了一种掺杂有机太阳能电池及其制备方法；该掺杂有机太阳能电池器件包括阴极基底、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极层；所述活性层由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成。本发明专利技术的掺杂有机太阳能电池，通过在活性层中掺杂高电导率、高电荷分离以及较好的吸光性的CSPbBr3粉末；首先，CSPbBr3粉末具有较高的电导率，可以有效的提升有机太阳能电池的电荷传输效率；其次CSPbBr3电荷分离能力优异，能提高活性层的电荷分离效率并减少电子空穴对的复合；最后CSPbBr3有较强的可见光吸收范围，能增强活性层的吸光性，最终提高掺杂有机太阳能电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种CSPbBr3掺杂有机太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种掺杂有机太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
有机太阳能电池由于其原料来源广、加工容易、易于进行物理与化学改性、电池器件结构多样、价格便宜、环境友好等优点而受到广泛关注。但有机太阳能电池与传统无机硅太阳能电池相比，有机太阳能电池在光电转换效率较低，这限制了其进一步发展。有机太阳能电池工作原理为：(1)光透过ITO电极照到活性层上，活性层吸收光子产生激子；激子扩散到给体/受体界面处；(2)受体中的激子将空穴转移到给体上，给体中的激子将电子转移到受体上，进而实现电荷分离；(3)电子和空穴分别顺着受体与给体向阴极与阳极扩散；(4)电子和空穴在阴极和阳极界面上分别被阴极和阳极收集，并由此产生光电流和光电压。研究表明限制有机太阳能电池光电转换效率有两大因素：(1)激子的解离与电荷传输，由于有机物本身的特性导致激子分离效率低，激子扩散长度短，电荷传输效率低等；(2)有机太阳能电池的可见光吸收范围不够宽，导致仅吸收一部分太阳光。对此人们提出向有机活性层添加兼顾吸收、电荷分离以及电荷传输效率的材料；Gustaf等将Ir(ppy)3掺入P3HT：PCBM体系中制备的器件表现出优异的激子解离效率；Heeger等将金纳米晶体加入到P3HT：PCBM体系中发现活性层光吸收范围和电荷传输效率都得到有效提升；HuangzhongYu等将CuPc掺到P3HT：PCBM体系中发现活性层光吸收范围、激子解离效率和电荷传输效率都得到有效提升。
技术实现思路
本专利技术提供一种CSPbBr3掺杂有机太阳能电池及其制备方法，即可以提高光电光电转换效率的掺杂有机太阳能电池。本专利技术技术方案如下。一种CsPbBr3掺杂有机太阳能电池，包括阴极基底、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极层；所述活性层由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成。进一步地，所述阴极基底选自铟锡氧化物玻璃(ITO)；所述电子传输层为ZnO；所述空穴传输层为MoOx；所述阳极层为银。进一步地，所述活性层中CSPbBr3粉末掺杂质量百分比为0.5～5％。进一步地，所述CSPbBr3粉末的粒径大小为10-100nm。进一步地，所述CSPbBr3材料制备方法为：取163gCs2CO3加入到装有10ml十八烯(ODE)和1ml油酸(OA)三颈烧瓶，在N2气氛下150℃左右恒温磁力搅拌至溶解；将185mgPbBr2加入到装有15ml十八烯(ODE)和3ml油胺(OAm)三颈烧瓶中，在N2气氛下100℃左右恒温磁力搅拌至溶解；待两溶液制备好后，将油酸铯注入到PbBr2溶液中生成纳米晶；最后将纳米晶离心并用无水乙醇洗涤几次，真空干燥即可获得黄色CSPbBr3纳米晶。一种CsPbBr3掺杂有机太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：步骤一、清洗阴极基底，并对所述阴极基底的阴极层表面进行表面处理；步骤二、在经过步骤一表面处理过的所述阴极层表面依次旋涂电子传输层、活性层；所述活性层由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成；步骤三、在步骤二所述的活性层表面依次蒸镀空穴传输层以及阳极层；上述工艺步骤完成后，制得所述掺杂有机太阳能电池。上述方法中，步骤一中，所述阴极基底处理包括：首先依次用洗洁精、去离子水、丙酮、无水乙醇、异丙醇各超声清洗15～20分钟；其次在70～80℃真空干燥箱中烘干；最后对所述清洗烘干的阴极基底表面进行10～15分钟的等离子表面处理。上述方法中，步骤一中，所述电子传输层的制备方法如下：将ZnO溶液旋涂在上述处理过的阴极基底表面上，转数为4000～5000rpm，时间为30～40s；将旋涂完氧化锌的阴极基底进行退火处理，温度为180～200℃，时间为50～60分钟，电子传输层厚度为4～5nm。上述方法中，步骤二中，所述活性层制备工艺为：首先将CSPbBr3粉末研磨并分散在二氯苯溶剂中，将上述混合液超声分散，用0.22μm的有机滤头过滤，并计算所述滤液浓度；其次将P3HT和PCBM混合均匀后滴加上述CSPbBr3滤液配置成质量浓度为20mg/ml的溶液，搅拌12小时，掺杂CSPbBr3质量百分比为0.5～5％；最后在已旋涂电子传输层表面上旋涂活性层溶液，转数为1000rpm，时间为40s，活性层厚度为200nm左右；所述活性层旋涂完成后放置2～3小时自然晾干，随后以100～150℃退火处理5～10分钟。上述方法中，步骤二中，所述空穴传输层为MoOx，其厚度为1～2nm；所述阳极层为银，其厚度为80～100nm。本专利技术的掺杂有机太阳能电池，通过在活性层中掺杂高电导率、高电荷分离以及较好的吸光性的CSPbBr3粉末；首先，CSPbBr3粉末具有较高的电导率，可以有效的提升有机太阳能电池的电荷传输效率；其次CsPbBr3电荷分离能力优异，能提高活性层的电荷分离效率并减少电子空穴对的复合；最后CSPbBr3有较强的可见光吸收范围，能增强活性层的吸光性，最终提高掺杂有机太阳能电池的光电转换效率。附图说明图1为本专利技术的掺杂有机太阳能电池的结构示意图。图2为掺杂有机太阳能电池器件的制备方法流程图。图3为实施例1的太阳能器件的电流密度与电压关系图。具体实施方式本专利技术提供一种掺杂有机太阳能电池，如图1所示其包括阴极基底01、电子传输层02、活性层03、空穴传输层04以及阳极层05。所述阴极基底01为铟锡氧化物玻璃(ITO)。所述电子传输层02为氧化锌(ZnO),其厚度为5nm。所述活性层为由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成，其中P3HT为聚3-己基噻吩，PCBM为[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯；所述活性层中CSPbBr3粉末掺杂质量百分比为0.5～5％，CSPbBr3粉末粒径大小为10～200nm；所述CSPbBr3材料制备方法为：取163gCs2CO3加入到装有10ml十八烯(ODE)和1ml油酸(OA)三颈烧瓶，在N2气氛下150℃左右恒温磁力搅拌至溶解；将185mgPbBr2加入到装有15ml十八烯(ODE)和3ml油胺(OAm)三颈烧瓶中，在N2气氛下100℃左右恒温磁力搅拌至溶解；待两溶液制备好后，将油酸铯注入到PbBr2溶液中生成纳米晶；最后将纳米晶离心并用无水乙醇洗涤几次，真空干燥即可获得黄色CSPbBr3纳米晶；所述活性层厚度为200nm左右。所述空穴传输层为所述空穴传输层为MoOx，其厚度为2nm。所述阳极层为银，其厚度为80～100nm。上述掺杂有机太阳能电池的制备工艺如图2所示，包括如下步骤：步骤1、依次用洗洁精、去离子水、丙酮、无水乙醇、异丙醇各超声清洗20分钟；此次在80℃真空干燥箱中烘干。步骤2、对所述清洗烘干的阴极基底(ITO)表面进行10分钟的等离子表面处理，该处理方法利用微波下生成臭氧的强氧化性来清洗ITO表面残留有机物等，同时可以使ITO表面氧空位提高，提高ITO表面的功函数。步骤3、在经过步骤2处理过的ITO表面旋涂ZnO溶液，在200℃条件下退火处理1小时形成电子传输层，其厚度为5nm。步骤4、在上述电子传输层表面旋涂活性层溶液；所述活性层为由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成，其中CSPbBr3粉末掺杂质量百分比为0.5～5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CsPbBr3掺杂有机太阳能电池，其特征在于，包括阴极基底（01）、电子传输层（02）、活性层（03）、空穴传输层（04）以及阳极层（05）；所述活性层（03）由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成。

【技术特征摘要】
1.一种CsPbBr3掺杂有机太阳能电池，其特征在于，包括阴极基底（01）、电子传输层（02）、活性层（03）、空穴传输层（04）以及阳极层（05）；所述活性层（03）由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成。2.根据权利要求1所述CsPbBr3掺杂有机太阳能电池，其特征在于，所述阴极基底选自铟锡氧化物玻璃（ITO）；所述电子传输层为ZnO；所述空穴传输层为MoOx；所述阳极层为银。3.根据权利要求1所述CsPbBr3掺杂有机太阳能电池，其特征在于，所述活性层中CSPbBr3粉末掺杂质量百分比为0.5%~5%。4.根据权利要求1所述的掺杂有机太阳能电池，其特征在于，所述CSPbBr3粉末的粒径大小为10-100nm。5.根据权利要求5所述CsPbBr3掺杂有机太阳能电池，其特征在于，所述CSPbBr3材料制备方法为：取163gCs2CO3加入到装有10ml十八烯(ODE)和1ml油酸(OA)三颈烧瓶，在N2气氛下150℃左右恒温磁力搅拌至溶解；将185mgPbBr2加入到装有15ml十八烯(ODE)和3ml油胺(OAm)三颈烧瓶中，在N2气氛下100℃左右恒温磁力搅拌至溶解；待两溶液制备好后，将油酸铯注入到PbBr2溶液中生成纳米晶；最后将纳米晶离心并用无水乙醇洗涤几次，真空干燥即可获得黄色CSPbBr3纳米晶。6.权利要求1所述CsPbBr3掺杂有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、清洗阴极基底，并对所述阴极基底的阴极层表面进行表面处理；步骤二、在经过步骤一表面处理过的所述阴极层表面依次旋涂电子传输层、活性层；所述活性层由P3HT/PCBM与CSPbBr3粉末掺杂而成；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：於黄忠，张弜，黄承稳，黄欣欣，巫祖萍，陈金雲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44