缓冲层的墨水及其制备方法技术

本公开涉及一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水及其制备方法以及应用和缓冲层，用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水包括：环氧树脂150AB胶、纳米氧化锌和有机溶剂；其中，所述墨水中150A的浓度为5‑25mg/mL，所述150B的浓度为2‑12mg/mL，所述纳米氧化锌的浓度为10‑50mg/mL。本公开提供的缓冲层具有电子传输特性，所用墨水的溶剂不会破坏光伏器件中的活性层，薄膜自身能够交联，后喷涂的墨水不会渗透，即使上层加热也不会溶解掉缓冲层。

The ink of the buffer layer and its preparation method

This disclosure relates to a method for making flexible organic photovoltaic thin film device buffer layer of ink and its preparation method and application and buffer layer, for the production of flexible organic photovoltaic thin film device buffer layer of ink comprises epoxy resin adhesive, 150 nanometer Zinc Oxide and organic solvent; the concentration of 150A, the ink in 5 25mg/mL and the concentration of the 150B was 2 12mg/mL, concentration of the nanoparticles was 10 50mg/mL Zinc Oxide. The buffer layer provided by this disclosure has the characteristics of electronic transmission. The solvent used in the ink will not destroy the active layer in the photovoltaic device. The film itself can be cross-linked, and the ink after spraying will not penetrate. Even if the upper layer is heated, it will not dissolve the buffer layer.

【技术实现步骤摘要】
缓冲层的墨水及其制备方法
本公开涉有机光伏器件
，具体地，涉及一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水及其制备方法与应用，以及用所述墨水通过所述制备方法制备的缓冲层。
技术介绍
与无机太阳能电池相比，有机光伏(OrganicPhotovoltaic，OPV)器件具有成本低、厚度薄、质量轻、制造工艺简单、可做成大面积柔性器件等优点，具有广阔的发展和应用前景，已成为当今新材料和新能源领域最富活力和生机的研究前沿之一。就制备工艺而言，目前工业上应用较多的无机光伏器件的制备工艺多采用真空蒸镀法，真空蒸镀法对设备、工艺有较苛刻的要求，且蒸镀对基材的耐热性与粘结性有要求，蒸镀过程中同一时间段内只能蒸镀单一组分。而有机光伏器件在制备过程中，有机材料可以溶于适当的溶剂，溶液可以实现低温下进行涂布等操作，这种方式与传统的蒸镀方法相比，具有快速、节能、材料利用率高等优点，因此，通过溶液法进行包括丝网印刷、喷墨沉积、刮涂法等方式来实施有机光伏器件的连续化大规模生产是当前主要的改进方向之一。溶液法制备多层器件面临的一个主要问题就是，功能材料成膜后依然可以溶解于实施下一层膜的制备过程中的溶剂中，从而导致相邻膜之间的互相渗透，这样就无法实现多层器件的制备或者制备出的多层器件性能变得很差。交联法(crosslinking)是目前解决这一问题的常见途径之一。交联是指薄膜表面或者整体在一定条件下发生交联，形成网状高分子材料的过程，当薄膜发生交联之后，便不再溶于与其正交的溶剂，从而解决多层膜之间的相互渗透问题。有机光伏器件一般具有多层结构，至少包括两个电极和夹在两个电极之间的有机半导体层，有机半导体层是活性层，将光能转化为电能。为了降低电极与活性层之间的能级差，提高电子和空穴在活性层与电极之间的传输效率，同时减少电子与空穴的复合几率，提高光生电流，从而提高电池的转化效能，在有机光伏器件结构中，通常在电极与活性层之间加入缓冲层。目前，有机光伏器件中活性层和缓冲层材料以高分子材料为主，或可以采用有机小分子，或掺杂有无机材料的高分子材料。可交联的缓冲层材料包括交联剂和电荷传输材料。虽然理论上能够溶于常用溶剂并且实现交联作用的物质都可以作为缓冲层交联剂，但是现实中用溶液方法制备的薄膜大多选用金属氧化物和硫化物这类材料，在应用中受限于电荷传输性能要求，无法实现制备后续溶液(墨水)电极，此外，这类溶液在使用过程中往往需要有高温处理过程，甚至还伴随有毒产物。而另一类目前被广泛研究的聚合物材料往往不具有较好的交联特性，无法阻挡住溶液(墨水)电极的渗透，效果甚微。因此，寻找合适的电荷传输材料和交联剂的组合是制备可交联缓冲层的关键。近年来，有报道称，华南理工大学材料工程学院在溶液法制备OLED元件的过程中，采用PFNR2和ELC2500型环氧树脂混合制备可交联缓冲层，相对于不可交联的缓冲层，具有明显较好的效果。然而，这种缓冲层虽然可交联，但是阻挡效果有限，依然会有少量的溶剂渗透，对整个元件的性能产生影响，并且这种缓冲层的制备需要进行紫外处理，这种处理除了增加成本外，还会对电气元件的电气性能产生不确定的影响。因此，在当今的溶液法制备电气元件过程中，急需一种交联性能好，阻挡效果好，后处理简单的新型缓冲层溶液，对于喷墨打印制备电气元件工艺而言，该溶液还需满足打印机墨水的粘度要求。
技术实现思路
本公开的目的是：第一方面提供一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水，第二方面提供一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水的制备方法，第三方面提供一种采用本公开第一方面所提供的墨水制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的方法，第四方面提供一种通过本公开第三方面所提供的制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的方法所制作的柔性有机光伏薄膜器件缓冲层，本公开通过用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水可以实现缓冲层的打印。为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水，包括：环氧树脂150AB胶、纳米氧化锌和有机溶剂；其中，所述墨水中150A的浓度为5-25mg/mL，所述150B的浓度为2-12mg/mL，所述纳米氧化锌的浓度为10-50mg/mL。可选的，所述有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚醋酸酯和碳酸二丁酯中的至少一种。可选的，所述有机溶剂为异丙醇和/或丙二醇甲醚醋酸酯。可选的，所述墨水还含有1-5重量％的添加剂，所述添加剂为选自乙二醇和甘油中的至少一种。可选的，所述纳米氧化锌的粒径小于10nm。本公开第二方面：提供一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水的制备方法，包括：将环氧树脂150AB胶和纳米氧化锌与有机溶剂混合，得到墨水；其中，所述墨水中150A的浓度为5-25mg/mL，所述150B的浓度为2-12mg/mL，所述纳米氧化锌的浓度为10-50mg/mL。可选的，所述有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚醋酸酯和碳酸二丁酯中的至少一种。可选的，所述有机溶剂为异丙醇和/或丙二醇甲醚醋酸酯。可选的，所述墨水还含有1-5重量％的添加剂，所述添加剂为选自乙二醇和甘油中的至少一种。可选的，所述纳米氧化锌的粒径小于10nm。可选的，所述将150A、150B和纳米氧化锌与有机溶剂混合，得到墨水的步骤包括：将环氧树脂150AB胶与一部分有机溶剂混合，得到第一混合液；将纳米氧化锌分散在另一部分有机溶剂中，得到第二混合液；将所述第一混合液和第二混合液混合，得到墨水；其中，所述第一混合液和第二混合液的体积比为1：10。可选的，所述方法还包括：将环氧树脂150AB胶和纳米氧化锌与有机溶剂混合后依次进行超声和过滤，得到所述墨水。本公开第三方面：提供一种采用本公开第一方面所提供的墨水制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的方法，包括：制作墨水薄膜；其中，所述制作墨水薄膜的方式为选自喷墨打印、丝网印刷、旋涂和刮涂中的至少一种；使所得墨水薄膜发生热交联。可选的，所述制作墨水薄膜的方式为喷墨打印和/或丝网印刷。可选的，所述热交联的温度为80-100℃，时间为40-60min。本公开第四方面提供一种通过本公开第三方面所提供的制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的方法所制作的柔性有机光伏薄膜器件缓冲层。本公开通过调配墨水的组成，提供了用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水，并在发光层和阴极之间打印一层缓冲层，所制备的缓冲层既可以阻隔银墨水的渗透又可以传输电子，从而实现阴极的可喷墨打印，在无掩膜板的情况下实现自由的图案化发光。另外，本公开提供的通过喷墨形成的缓冲层薄膜自身能够交联，后喷涂的墨水不会渗透，即使上层加热也不会溶解掉缓冲层，并且缓冲层中所用的溶剂不会破坏有机光伏器件中的活性层。在起到很好的电子传输作用的同时，解决了喷墨打印制备有机光伏器件中存在的活性层与缓冲层之间、缓冲层与电极墨水之间的互相渗透的问题，提高了有机光伏器件的性能。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开第一方面：提供一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水，包括：环氧树脂150AB胶、纳米氧化锌和有机溶剂；其中，将环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水，包括：环氧树脂150AB胶、纳米氧化锌和有机溶剂；其中，所述墨水中150A的浓度为5‑25mg/mL，所述150B的浓度为2‑12mg/mL，所述纳米氧化锌的浓度为10‑50mg/mL。

【技术特征摘要】
1.一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水，包括：环氧树脂150AB胶、纳米氧化锌和有机溶剂；其中，所述墨水中150A的浓度为5-25mg/mL，所述150B的浓度为2-12mg/mL，所述纳米氧化锌的浓度为10-50mg/mL。2.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚醋酸酯和碳酸二丁酯中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的墨水，其中，所述有机溶剂为异丙醇和/或丙二醇甲醚醋酸酯。4.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述墨水还含有1-5重量％的添加剂，所述添加剂为选自乙二醇和甘油中的至少一种。5.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述纳米氧化锌的粒径小于10nm。6.一种用于制作柔性有机光伏薄膜器件缓冲层的墨水的制备方法，包括：将环氧树脂150AB胶和纳米氧化锌与有机溶剂混合，得到墨水；其中，所述墨水中150A的浓度为5-25mg/mL，所述150B的浓度为2-12mg/mL，所述纳米氧化锌的浓度为10-50mg/mL。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚醋酸酯和碳酸二丁酯中的至少一种。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述有机溶剂为异丙醇和/或丙二醇甲醚醋酸酯。9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述墨水还含有1-5重量％的添加剂，所述添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜夏，蓝河，
申请(专利权)人：上海幂方电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31