一种使用聚乳酸作为给体添加剂的有机太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种使用聚乳酸作为给体添加剂的有机太阳能电池及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种使用聚乳酸作为给体添加剂的有机太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种使用聚乳酸作为给体添加剂的有机太阳能电池及其制备方法
。

技术介绍

[0002]有机太阳能电池因其质地轻，柔韧性好，可溶液法制备，适用于大面积
、
大规模生产制备等一系列优点受到了科学工作者们的广泛关注和长期研究
。
目前单结基于非富勒烯受体的
OSCs
光电转化效率已经超过
19
％
。
目前大部分光伏器件都是基于体异质结活性层结构制成的
。
近年来，顺序沉积给体和受体材料的制备活性层的方式
(
准平面异质结
)
受到了广泛的关注，这种结构可以克服由于给体和受体材料之间的热力学混溶而产生的不相容，更重要的是允许独立优化每层的微观结构
。
以上两种结构的核心都在于构建具有给受体相互贯穿的纳米级网络
。
然而这类器件的优异性能很大程度上取决于活性层中精细的相分离结构
。
这种相分离结构的形成与一系列工艺参数相关，且混合后的形貌随外界环境的影响会发生变化，难以稳定控制，重复性较差，这极大地提高了光伏器件从实验室小面积器件扩大到工业大面积器件制备的实现难度
。
[0003]为了解决这个问题，需要寻找一种能够构建精细且稳定的活性层制备方法
。
事实上，通过纳米压印光刻技术可以实现这点
。r/>但生产能精确控制的相畴尺寸和结构的模板是昂贵且繁琐的，而且难以生成大范围有序的结构
。
使用添加剂是改善活性层形貌的有效策略，如挥发性的小分子和第三元聚合物等
。
但目前大多数与添加剂相关的研究都集中在体异质结
OSCs
当中，仅有部分报道研究了添加剂分层添加到给体或受体层对其形貌上的影响，但其作用机制还有待充分了解
。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种使用聚乳酸作为给体添加剂的有机太阳能电池及其制备方法，提供一种简单有效的方法辅助给体基质沉积，形成有序且精细的纳米级多孔薄膜，以构建具有精细且稳定的高效活性层结构
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种有机太阳能电池，所述有机太阳能电池的结构从下至上依次包括阳极层
、
空穴传输层
、
活性层
、
电子传输层以及阴极层；
[0007]所述活性层由给体层和受体层组成；所述给体层为掺杂了聚乳酸的
PM6
，所述受体层为
Y6
；所述聚乳酸的掺杂量
≤PM6
质量的
4wt
％
。
[0008]优选地，所述聚乳酸的掺杂量为
PM6
质量的
0.5
～
2wt
％；进一步优选地，所述聚乳酸的掺杂量为
PM6
质量的
0.5
～
1.5wt
％
。
[0009]优选地，所述空穴传输层厚度为
30
～
40nm
，所述活性层厚度为
100
～
120nm
，所述电子传输层厚度为
20
～
40nm
，所述阴极层厚度为
100
～
130nm。
[0010]优选地，所述阳极层为氧化铟锡，所述空穴传输层为
PEDOT:PSS
，所述电子传输层为
PDINN
，所述阴极层为银
。
[0011]本专利技术第二方面提供了一种所述的有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)
取
ITO
玻璃，对其进行超声清洗；
[0013](2)
在
ITO
玻璃上旋涂一层
PEDOT:PSS
后退火，形成空穴传输层；
[0014](3)
将含有
PLA
的
PM6
溶液旋涂到空穴传输层表面上形成给体层；
[0015](4)
将
Y6
溶液旋涂到所述给体层表面形成受体层，退火，得到活性层；
[0016](5)
将
PDINN
溶液旋涂到所述活性层上，形成电子传输层；
[0017](6)
在所述电子传输层上蒸镀阴极层
。
[0018]优选地，步骤
(2)
中，所述退火的温度为
140
～
160℃
，时间为
10
～
20
分钟
。
[0019]优选地，步骤
(2)
中，所述旋涂的转速为
4000
～
5000rpm
，时间为
20
～
40s。
[0020]优选地，步骤
(3)
中，所述含有
PLA
的
PM6
溶液的配制方法包括以下步骤：将
PM6
配制成7～
9mg/ml
的氯仿溶液，将
PLA
配制成
14
～
16mg/ml
的氯仿溶液，然后将两个溶液混合，在
45
～
55℃
下搅拌4～6分钟得到含有
PLA
的
PM6
溶液
。
[0021]优选地，步骤
(3)
中，所述旋涂的转速为
1500
～
2500rpm
，时间为
30
～
50s。
[0022]优选地，步骤
(4)
中，所述退火的温度为
80℃
～
100℃
，时间为8～
10
分钟
。
[0023]优选地，步骤
(4)
中，所述
Y6
溶液的配制方法包括：将
Y6
配制成6～
8mg/ml
的氯仿溶液，然后按体积比
99.5:0.5
加入1‑
氯代萘
。
[0024]优选地，步骤
(4)
中，所述旋涂的转速为
2000
～
2600rpm
，时间为
30
～
50s。
[0025]优选地，步骤
(5)
中，所述
PDINN
溶液为
0.5
～
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种有机太阳能电池，其特征在于，所述有机太阳能电池的结构从下至上依次包括阳极层
、
空穴传输层
、
活性层
、
电子传输层以及阴极层；所述活性层由给体层和受体层组成；所述给体层为掺杂了聚乳酸的
PM6
，所述受体层为
Y6
；所述聚乳酸的掺杂量
≤PM6
质量的
4wt
％
。2.
根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层厚度为
30
～
40nm
，所述活性层厚度为
100
～
120nm
，所述电子传输层厚度为
20
～
40nm
，所述阴极层厚度为
100
～
130nm。3.
根据权利要求1或2所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述阳极层为氧化铟锡，所述空穴传输层为
PEDOT:PSS
，所述电子传输层为
PDINN
，所述阴极层为银
。4.
一种权利要求1‑3任意一项所述的有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
取
ITO
玻璃，对其进行超声清洗；
(2)
在
ITO
玻璃上旋涂一层
PEDOT:PSS
后退火，形成空穴传输层；
(3)
将含有
PLA
的
PM6
溶液旋涂到空穴传输层表面上形成给体层；
(4)
将
Y6
溶液旋涂到所述给体层表面形成受体层，退火，得到活性层；
(5)
将
PDINN
溶液旋涂到所述活性层上，形成电子传输层；
(6)
在所述电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘升华，魏镇邦，夏梓皓，杨嘉梁，陈汉生，吴妙璇，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：