阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法与应用。所述阴极界面修饰材料包括PFN和/或PFN衍生物。所述有机薄膜太阳能电池包括沿设定方向依次设置的顶电极层、阴极界面修饰层、光吸收活性层、空穴传输层以及底电极，所述阴极界面修饰层包括所述阴极界面修饰材料。本发明专利技术提供的阴极界面修饰材料，采用带有永久电偶极矩的PFN对有机薄膜太阳能电池的阴极进行界面修饰，即插入合适的电子传输层，能有效增强内建电场，从而改善载流子传输并减小复合损失，可以降低阴极功函数，降低电子注入势垒，提高电子注入效率，从而极大提高器件的发光效率、寿命和稳定性，进而提升电池效率。

Cathode Interface Modification Materials, Solar Cells and Their Manufacturing Methods and Applications

The invention discloses a cathode interface modification material, a solar cell, a manufacturing method and application thereof. The cathode interface modification material includes PFN and/or PFN derivatives. The organic thin film solar cell comprises a top electrode layer, a cathode interface modification layer, a light absorption active layer, a hole transmission layer and a bottom electrode arranged in sequence along a set direction, and the cathode interface modification layer comprises the cathode interface modification material. The cathode interface modification material provided by the invention adopts PFN with permanent electric dipole moment to modify the cathode interface of organic thin film solar cells, i.e. inserting an appropriate electronic transmission layer can effectively enhance the built-in electric field, thereby improving carrier transmission and reducing composite loss, reducing cathode work function and reducing electricity. Subinjection barrier improves the efficiency of electron injection, which greatly improves the luminous efficiency, lifetime and stability of devices, and then improves the efficiency of batteries.

【技术实现步骤摘要】
阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法与应用
本专利技术涉及一种改进阴极界面修饰材料，特别涉及一种采用PFN及其衍生物对阴极进行界面修饰的阴极界面修饰材料、太阳能电池及其制作方法，以及在光伏器件中的应用，属于光电功能材料及光伏器件

技术介绍
太阳能具有干净无污染、资源丰富、可持续和安全等优点，太阳能电池由于可将光能直接转变为电能，因此一直受到研究者的关注。有机太阳能电池具有生产成本低、能源回收周期短、制备工艺简单、环保性好、原材料来源广泛、可大面积制备、可制备柔性可穿戴器件等优点。但有机太阳能电池也具有载流子迁移率低、器件寿命短、能量转换效率低、无法实现大规模商业化等缺点。有机聚合物太阳能电池的光活性层成分一般为由电子给体材料D和电子受体材料A组成的共混物，加在ITO导电正极和金属负极之间。光活性层吸收光子之后产生库伦束缚电子空穴对，即激子，然后激子在电子给体和电子受体界面分离，产生电子和空穴。电子和空穴分别被阴极和阳极所收集和提取，沿外电路流动，形成光电流。由于有机半导体材料的载流子迁移率通常很低，在界面上分离出来的载流子在向电极运动过程中会存在大量损失，因此效率往往不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴极界面修饰材料，其特征在于包括：PFN和/或PFN衍生物；所述PFN为聚[(9,9‑二辛基‑2,7‑氟‑萘)‑(9,9‑双(3‑(N,N‑二甲基氨基)丙基))‑2,7‑芴)]，且所述PFN包括式(1)所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种阴极界面修饰材料，其特征在于包括：PFN和/或PFN衍生物；所述PFN为聚[(9,9-二辛基-2,7-氟-萘)-(9,9-双(3-(N,N-二甲基氨基)丙基))-2,7-芴)]，且所述PFN包括式(1)所示的结构：其中，n的取值为10～100。2.根据权利要求1所述的阴极界面修饰材料，其特征在于：所述PFN衍生物包括PFN-Br。3.一种阴极界面修饰层，其特征在于包含权利要求1或2所述的阴极界面修饰材料；优选的，所述阴极界面修饰层的厚度为1～50nm。4.如权利要求1或2所述的阴极界面修饰材料或权利要求3所述的阴极界面修饰层于制备光电子器件中的应用；优选的，所述光电子器件包括太阳能电池和/或有机发光二极管；优选的，所述太阳能电池包括有机薄膜太阳能电池和/或钙钛矿太阳能电池。5.一种有机薄膜太阳能电池，包括沿设定方向依次设置的顶电极层、阴极界面修饰层、光吸收活性层、空穴传输层以及底电极，其特征在于：所述阴极界面修饰层包括权利要求1或2所述的阴极界面修饰材料或权利要求3所述的阴极界面修饰层；优选的，所述有机薄膜太阳能电池的开路电压为0.70～0.75V，短路电流为15.10～17.40mA/cm2，填充因子为0.50～0.65，电池效率为6.40～7.50％，电池有效面积为0.04～0.16cm2。6.根据权利要求5所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于还包括导电基底，所述导电基底包括所述底电极，所述空穴传输层设置于所述导电基底上。7.根据权利要求5所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于：所述空穴传输层的材质包括聚(3，4-乙撑二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸钠盐、石墨烯氧化物、三氧化钼、氧化亚镍、五氧化二钒、三氧化钨、2，2'，7，7'-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9'-螺二芴中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述空穴传输层的厚度为30～40nm；和/或，所述光吸收活性层的材质包括质量比为1：2～1：6的聚[[9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑-2，7-二基]-2，5-噻吩二基-2，1，3-苯并噻二唑-4，7-二基-2，5-噻吩二基]和[6，6]-苯基C71丁酸甲酯、质量比为1：1～1：1.5的PTB7和PC71BM、聚3-己基噻吩和[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯、聚[2-甲氧基，5-(3’，7’二甲基-辛氧基)]-对苯撑乙撑和[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯、P3HT：ICBA、PDPP：PC71BM、PBDTTT-C：PC71BM和PFO-DBT35：PC61BM中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述光吸收活性层的溶剂包括氯苯、体积比为90：10～99：1的氯苯和1，8-二碘辛烷、甲苯和二氯苯中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继翀，陈琪，叶枫叶，唐峰，陈立桅，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32