一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池。该有机太阳电池包括衬底和光伏电池元件；所述光伏电池元件依次包括阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极。所述电子传输层包括电子传输材料和荧光提亮剂。相对于纯的电子传输层，本发明专利技术的电子传输层提高了对紫外线和深蓝光的吸收，并且在光照下电子传输层的电导率明显提高；同时与纯的电子传输层相比，本发明专利技术的电子传输层又提高了有机太阳电池的能量转化效率与光照稳定性，同时变化电子传输层的厚度，有机太阳电池的能量转化效率依然保持90％以上。因此，通过荧光提亮剂掺杂入电子传输层可制备高效稳定的有机太阳电池。太阳电池。太阳电池。

【技术实现步骤摘要】
一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池


[0001]本专利技术涉及有机太阳电池
，特别涉及一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池。

技术介绍

[0002]当今世界随着经济的快速发展,能源问题越来越引起人们的重视。矿物燃料枯竭引起的能源危机，燃烧矿物燃料引起的室温效应使得地球环境面临着重大挑战，占地球总能量90％以上的太阳能逐渐进入人们视野，太阳能具有分布广阔，获取方便，储量丰富的特点受到了众多科学家的青睐,使得太阳能在解决严重的环境问题和世界今天面临的太阳能挑战方面发挥着关键作用，并促成了光伏技术的快速发展。有机太阳能电池高分子本体异质结光伏器件是一种近代才出现的新型半导体器件，它集中了多种优异特质于一身，诸如可以通过简易的溶液加工法制备成柔性、轻便、而且更加低廉的光电器件。
[0003]近年来基于非富勒烯的有机光伏电池，得到了迅速的发展。有机光伏电池已经到了走向商业化的十字路口。但有机太阳电池仍面临电池的寿命过短，电池大面积化后电池能量转化效率过低的问题。为了进一步提升有机太阳电池的效率与寿命，可以从阴极界面层入手，进而提高有机太阳电池的效率与寿命。
[0004]例如，中国科学院化学研究所的许博为等人以具有紫外可见光吸收特征的NDI
‑
B为电子传输层，基于PBDB
‑
T
‑
F和BTP
‑
eC9为活性层的有机太阳电池中，获得了17.23％的电池效率，由于NDI
‑
B界面层可以阻挡紫外光，所制得的电池器件在1个太阳光照下T80寿命表现出1800h(CCS Chem.2021,3,1059
–
1069)。又如，华南理工大学解增旗等人将MeO
‑
PBI
‑
C12掺杂到ZnO中，制得光电导氧化锌，在基于PTB7：PC
71
BM的活性层中，光导ZnO厚度为30nm,获得了9.03％的能量转化效率，界面层厚度90nm,电池的效率为8.54％，仍能保持90％以上(Angew.Chem.Int.Ed.2019,58,13051
–
13055)。再如，吉林大学温尚鹏等人将TPT
‑
S掺杂入ZnO中获得了光电导氧化锌，光电导氧化锌厚度20nm，基于PBDB
‑
T
‑
2F：IT
‑
4F的有机太阳电池中获得了11.23％的能量转化效率，光导氧化锌厚度达到80nm时，仍能够获得10.55％的电池效率(ACS Appl.Mater.Interfaces2021,13,14423
‑
14432)。上述例子证明了光电导氧化锌是提升有机太阳电池效率的一个简便可行的方法。但是，这些掺杂剂的吸收光谱不在紫外光区，不可以阻挡高能量的对活性层有害的紫外光线，并且界面层厚度也只有接近100nm，为了满足制备高效与稳定的有机太阳电池，可以采取将荧光提亮剂掺杂入氧化锌提高电池效率与稳定性的方法与策略。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池。本专利技术的电子传输层为一种具有光电导性能与耐厚性的电子传输层。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现。
[0007]一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池，包括衬底和光伏电池元件；所述光伏电池元件依次包括阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极；所述电子传输层包括电子传输材料和荧光提亮剂。
[0008]优选的，所述荧光提亮剂为一类具有紫外光及深蓝光吸收特征(吸收峰位于300
‑
480nm)的荧光增白剂。
[0009]优选的，所述荧光提亮剂为芪类化合物发光材料、苯并噁唑类化合物发光材料、1,8
‑
萘酰亚胺衍生物发光材料、苉酮类荧光材料、吡唑啉衍生物荧光材料、香豆素衍生物发光材料、芳香稠环化合物发光材料和均三嗪类化合物发光材料中的一种或多种。
[0010]优选的，所述芪类化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0011][0012]所述苯并噁唑类化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0013][0014]所述1,8
‑
萘酰亚胺衍生物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0015][0016]所述苉酮类荧光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0017][0018]所述吡唑啉衍生物荧光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0019][0020]所述香豆素衍生物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0021][0022]其中，R＝烷基，芳基；
[0023]所述芳香稠环化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0024][0025]X＝烷基
[0026]所述均三嗪类化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
[0027][0028]优选的，所述荧光提亮剂为
[0029]优选的，所述荧光提亮剂在电子传输层中的掺杂量为1wt％
‑
5wt％。
[0030]优选的，所述电子传输材料为有机电子传输材料与无机电子传输材料；所述无机电子传输材料为金属氧化物电子传输材料。
[0031]优选的，所述无机电子传输材料为氧化锌、氧化锡和二氧化钛中的一种或多种；所述有机电子传输材料为以下任一种结构的化合物：
[0032][0033]优选的，所述电子传输层的厚度为20～2000nm。
[0034]优选的，所述衬底为透明玻璃、聚酰亚胺(PI)基板或者聚酯(PET)基板；所述阴极为ITO层，厚度为30～200nm；所述活性层为有机太阳电池的活性层，包括给体层和受体层，厚度为100
‑
500nm；所述空穴传输层为MoO3，厚度为8
‑
15nm；所述阳极为Ag，厚度为80～120nm。
[0035]优选的，所述活性层的给体材料的化学结构式如下：
[0036][0037]优选的，所述活性层的受体材料的化学结构式如下：
[0038][0039]以上所述的一种电子传输材料掺杂荧光提亮剂的有机太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
[0040](1)清洗有ITO层电极的基板并干燥；
[0041](2)将水溶性荧光提亮剂适量加入到配好的电子传输层溶液中，然后涂覆于ITO层上作为电子传输层，厚度约为20
‑
200nm。
[0042](3)在氧化锌上旋涂有机太阳电池活性层。
[0043](4)蒸镀MoO3作为空穴传输层，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池，其特征在于，包括衬底和光伏电池元件；所述光伏电池元件依次包括阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极；所述电子传输层包括电子传输材料和荧光提亮剂。2.根据权利要求1所述的一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池，其特征在于，所述荧光提亮剂为一类具有紫外光及深蓝光吸收特征的荧光增白剂。3.根据权利要求2所述的一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池，其特征在于，所述荧光提亮剂为芪类化合物发光材料、苯并噁唑类化合物发光材料、1,8
‑
萘酰亚胺衍生物发光材料、苉酮类荧光材料、吡唑啉衍生物荧光材料、香豆素衍生物发光材料、芳香稠环化合物发光材料和均三嗪类化合物发光材料中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种电子传输材料掺杂了荧光提亮剂的有机太阳电池，其特征在于，所述芪类化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：所述苯并噁唑类化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：所述1,8
‑
萘酰亚胺衍生物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、
季胺盐或羟基：所述苉酮类荧光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：所述吡唑啉衍生物荧光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：
所述香豆素衍生物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：其中，R＝烷基，芳基；所述芳香稠环化合物发光材料的结构如下或者在这些结构上引入磺酸基、羧基、季胺盐或羟基：X＝烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶轩立，陈金祥，薛启帆，
申请(专利权)人：华南协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：