一种多钼氧簇材料及其制备方法和应用、太阳能电池和有机发光二极管技术

本发明专利技术提供了一种多钼氧簇材料及其制备方法和应用、太阳能电池和有机发光二极管，属于光电子器件技术领域。本发明专利技术的多钼氧簇材料作为电极界面材料用于有机太阳能电池，开路电压为0.810～0.860V，短路电流密度为24.50～26.10mA/cm2，填充因子为68.7～78.8％，能量转换效率为14.21～17.42％；用于有机发光二极管，开启电压为2.3～3.5V，最大亮度为14330～43430cd/m2，电流效率为7.00～15.00cd/A，功率效率为3.50～13.00lm/W，具有良好的发光二极管性能。管性能。管性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多钼氧簇材料及其制备方法和应用、太阳能电池和有机发光二极管


[0001]本专利技术涉及光电子器件
，尤其涉及一种多钼氧簇材料及其制备方法和应用、太阳能电池和有机发光二极管。

技术介绍

[0002]有机太阳能电池(OSCs)具有无毒、低成本、质轻、柔性、半透明、可溶液加工以及可以卷对卷大面积制备等优势，已经成为可穿戴设备、建筑玻璃、智能温室及物联网等领域有潜力的电源候选者，是科研人员广泛研究的热点话题。随着非富勒烯受体不断发展，OSCs的能量转换效率(PCE)已经取得了显著提升，目前OSCs最大的PCE已经超过19％。合适电极界面层的使用是提升器件性能的一种有效策略。电极界面层的作用主要包括可以有效地调节电极的功函数，减小载流子的抽取势垒以及改善电极与活性层的接触等。根据修饰电极的不同，电极界面层通常分为阳极界面层(AIL)和阴极界面层(CIL)。在传统结构的器件中，AIL通常使用PEDOT:PSS，但是PEDOT:PSS本身吸潮且具有酸性，不利于器件的长期稳定性。常用的几种CIL如PFN
‑
Br(Yong Cui,HuifengYao,Jianqi Zhang,Kaihu Xian,Tao Zhang,Ling Hong,Yuming Wang,Ye Xu,Kangqiao Ma,Cunbin An,Chang He,Zhixiang Wei,Feng Gao,and Jianhui Hou.Single
‑
Junction Organic Photovoltaic Cells with Approaching 18％Efficiency.Adv.Mater.2020,32,1908205.)、PDINO(Zhi
‑
Guo Zhang,Boyuan Qi,Zhiwen Jin,Dan Chi,Zhe Qi,Yongfang Li and Jizheng Wang.Perylene diimides:a thickness
‑
insensitive cathode interlayer for high performance polymer solar cells.Energy Environ.Sci.2014,7,1966.)、PNDIT
‑
F3N(Kui Jiang,Qingya Wei,Joshua Yuk Lin Lai,Zhengxing Peng,Ha Kyung Kim,Jun Yuan,Long Ye,Harald Ade,Yingping Zou,and He Yan.Alkyl Chain Tuning of Small Molecule Acceptors for Efficient Organic Solar Cells.Joule 2019,3,3020.)等尽管可以使OSCs获得较高的效率，但成本较高，并不适用于器件的大面积工业化生产。在钙钛矿太阳能电池中，通常阴极界面层为二氧化锡(SnO2)、浴铜灵(BCP)等，但是SnO2需要进行热退火处理，同时BCP又存在导电率低和价格较高的问题。OLEDs的阴极界面材料大多采用真空蒸镀技术，制备过程复杂，成本较高。因此，研究新型阴极界面材料，对于扩展光电子器件的发展意义重大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种多钼氧簇材料及其制备方法和应用、太阳能电池和有机发光二极管，所述多钼氧簇材料作为电极界面材料所制备的光电子器件具有优异的光电性能。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种多钼氧簇材料，具有式1所示组成：
[0006][0007]式1中，n＝4～12；x和y独立地为1～42且x+y≤42，x≠0，y≠42。
[0008]优选的，所述n＝4、6、8、10或12。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述多钼氧簇材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将NH4‑
Mo
132
溶液和烷基溴化铵溶液混合，进行交换反应，得到多钼氧簇材料；
[0011]所述NH4‑
Mo
132
具有式2所示结构：
[0012][0013]所述烷基溴化铵溶液中烷基溴化铵的结构式为(C
n
H
2n+1
)4NBr，其中，n＝4～12。
[0014]优选的，所述NH4‑
Mo
132
溶液中NH4‑
Mo
132
和烷基溴化铵溶液中烷基溴化铵的摩尔比为1:(1～42)。
[0015]优选的，所述交换反应的温度为室温，时间为12～24h。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述多钼氧簇材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的多钼氧簇材料作为阴极界面层材料在光电子器件领域中的应用。
[0017]本专利技术提供了一种有机太阳能电池，包括依次层叠设置的阳极、阳极界面层、活性层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层的材料为上述技术方案所述多钼氧簇材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的多钼氧簇材料。
[0018]本专利技术提供了一种有机无机杂化的钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠设置的阳极、阳极界面层、光活性层、电子传输层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层的材料为上述技术方案所述多钼氧簇材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的多钼氧簇材料。
[0019]本专利技术提供了一种有机发光二极管，包括依次层叠设置的阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极；所述电子传输层的材料为上述技术方案所述多钼氧簇材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的多钼氧簇材料。
[0020]本专利技术提供了一种多钼氧簇材料，该多钼氧簇材料是一类kepelerate型同多钼氧簇，该类型多钼氧簇材料具有表面多孔的中空结构，直径大约是2.9nm，结构明确可控，且能级可调。该多钼氧簇材料同时含有Mo
V
和Mo
VI
，即既能得电子也能失去电子，具备优异的氧化还原特性，而优良的氧化还原特性能够促进载流子的传输，有利于器件性能的提升，因此该多钼氧簇材料能够作为阴极界面层材料，提高光电子器件的性能。
[0021]本专利技术提供了所述多钼氧簇材料的制备方法，合成步骤简单，溶剂绿色，材料价格低廉。
[0022]本专利技术首次将{Mo
132
}类材料用于有机太阳能电池(OSCs)、钙钛矿太阳能电池以及有机发光二极管(OLEDs)领域，将本专利技术的多钼氧簇材料作为电极界面材料用于有机太阳能电池，开路电压为0.810～0.860V，短路电流密度为24.50～26.10mA/cm2，填充因子为68.7～78.8％，能量转换效率为14.21～17.42％；将本专利技术的多钼氧簇材料作为电极界面材料用于钙钛矿太阳能电池，开路电压为1.05～1.10V，短路电流密度为21.00～22.00mA/cm2，填充因子为75.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多钼氧簇材料，其特征在于，具有式1所示组成：式1中，n＝4～12；x和y独立地为1～42且x+y≤42，x≠0，y≠42。2.根据权利要求1所述的多钼氧簇材料，其特征在于，所述n＝4、6、8、10或12。3.权利要求1或2所述多钼氧簇材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将NH4‑
Mo
132
溶液和烷基溴化铵溶液混合，进行交换反应，得到多钼氧簇材料；所述NH4‑
Mo
132
具有式2所示结构：所述烷基溴化铵溶液中烷基溴化铵的结构式为(C
n
H
2n+1
)4NBr，其中，n＝4～12。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述NH4‑
Mo
132
溶液中NH4‑
Mo
132
和烷基溴化铵溶液中烷基溴化铵的电荷摩尔比为1:(1～42...

【专利技术属性】
技术研发人员：李枫红，吴立新，邱静，王彦，万国峰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：