本发明专利技术公开了一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池及其制备方法，结构为从下至上的阴极基底、阴极界面修饰层、活性层、空穴传输层和阳极层，本发明专利技术以有机胺类小分子乌洛托品作为阴极界面修饰层，代替传统电子传输层氧化锌，制备了高效的有机太阳能电池，并将其应用于构建高效的倒置结构有机太阳能电池，选择乌洛托品作为阴极界面修饰层，可以省略氧化锌作为电子传输层需要的紫外臭氧表面处理步骤，简化操作流程，节约生产成本，可以避免氧化锌的强光催化活性对电池活性层的光催化降解，延长器件寿命，能显著提高有机太阳能电池的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机太阳能电池领域，具体地说，是一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、有机太阳能电池具有成本低、质量轻、结构功能可调及可大面积柔性制备等诸多优点，具有广阔的应用和发展前景，已经成为新能源领域重要的发展方向之一。
2、相较于正置结构，倒置结构可以使用金属氧化物作为空穴和电子传输层，具有更好的稳定性。在有机太阳能电池结构中，电子传输层充当了传输电子和阻挡空穴的作用，是有机太阳能电池中重要的组成部分。
3、作为电子传输层的金属氧化物通常有两种制备方法。一是直接合成相应金属氧化物的纳米态胶体溶液。这种方法得到的传输层薄膜具有较好的结晶性，但是合成操作比较繁琐；二是通过溶胶凝胶法配制相应金属氧化物的前驱体溶液。这种方法制备电子传输层比较便利，但薄膜的后处理通常需要高温退火来增强其结晶性和导电性。这些特点都限制了金属氧化物作为电子传输层在有机太阳能电池中的应用。
4、此外，氧化锌作为最常见的倒置结构电子传输层之一，通常还有以下缺点：
5、1，阴极基底在沉积氧化锌之前，需要额外的紫外臭氧表面处理，以提高基底电极的功函数和表面润湿性；
6、2，氧化锌在紫外光的照射下表现出光催化活性，这就导致氧化锌对有机活性材料造成一定程度的光催化降解，从而缩短电池寿命；
7、3，氧化锌表面的亲水性与有机活性层表面的亲油性相容性较低，产生了较大的接触电阻，影响了电荷传输和萃取过程，从而对有机太阳能电池的性能造成不利影响。
/>技术实现思路
1、针对现有技术的不足之处，本专利技术作出了改进，提供了一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池及其制备方法，本专利技术是通过以下技术方案来实现的；
2、本专利技术公开了一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，电池结构为从下至上的阴极基底、阴极界面修饰层、活性层、空穴传输层和阳极层。
3、作为进一步地改进，本专利技术所述的阴极基底为氧化铟锡玻璃ito；阴极界面修饰层为乌洛托品及其衍生物；活性层为任意电子给体和电子受体组成的混合物；空穴传输层为moox；阳极层为ag。
4、本专利技术还公开了一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池的制备方法，具体步骤如下：
5、步骤一，清洗阴极基底；首先分别使用洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇各超声清洗10-15min；其次使用干燥的氮气流对阴极基底进行吹干处理；
6、步骤二，在经过步骤一清洗的阴极基底上旋涂阴极界面修饰层；将有机胺类小分子溶解在醇溶剂中配制阴极界面修饰层溶液；将阴极界面修饰层溶液直接旋涂在清洗过的基底上，转速为4500-5500rpm，时间为40-60s；将旋涂阴极界面修饰层的基底进行退火处理，退火温度60-150℃，退火时间为5-15min；
7、步骤三，在步骤二得到的基底上旋涂活性层溶液，活性层溶液由pm6：bo-4cl混合溶液配制而成，pm6：bo-4cl活性层制备方法为，将pm6和bo-4cl以1：1-1.5的质量比混合，溶解在由氯仿和1，8-二碘辛烷组成的混合溶剂中，配制成浓度为16-20mg/ml的活性层溶液，常温搅拌3-5h，1，8-二碘辛烷的体积占比为0.1-0.5％；在步骤二得到的基底上旋涂活性层溶液，转速为2000-3000rpm，退火温度为60-150℃，退火时间为5-15min，活性层厚度为100-150nm；
8、步骤四，在步骤三得到的基底上分别蒸镀空穴传输层和阳极层，真空度降至5×10-4pa以下，以的速率蒸镀moox作为空穴传输层，其厚度为5-10nm；以的速率蒸镀金属ag作为顶电极，其厚度为80-120nm。
9、作为进一步地改进，本专利技术所述的有机胺类小分子是无基团取代的乌洛托品、卤素取代的乌洛托品、具有给电子能力的烷基基团取代的乌洛托品、具有吸电子能力的硝基基团取代的乌洛托品中的任意一种。
10、作为进一步地改进，本专利技术所述的有机胺类小分子是乌洛托品。
11、作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤二中的醇溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇中的任意一种。
12、作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤二中的配制阴极界面修饰层溶液，配制方法是选取乌洛托品的质量与醇溶剂质量的百分比为0.5-5wt％。
13、本专利技术的有益效果如下：
14、本专利技术公开一种基于有机胺类小分子乌洛托品(六亚甲基四胺，hmta)阴极界面修饰层的倒置结构有机太阳能电池及其制备方法。本专利技术以有机胺类小分子乌洛托品作为阴极界面修饰层，代替传统电子传输层氧化锌，制备了高效的有机太阳能电池，并将其应用于构建高效的倒置结构有机太阳能电池。
15、本专利技术选择乌洛托品作为阴极界面修饰层，带来的好处是可以省略氧化锌作为电子传输层需要的紫外臭氧表面处理步骤，简化操作流程，节约生产成本；
16、本专利技术选择乌洛托品作为阴极界面修饰层，带来的好处是可以避免氧化锌的强光催化活性对电池活性层的光催化降解，延长器件寿命；
17、本专利技术选择乌洛托品作为阴极界面修饰层，带来的好处是亲油性表面的乌洛托品可以取代亲水性表面的氧化锌，增加其与同为亲油性表面的活性层之间的相容性，改善其与活性层之间的欧姆接触，减少电荷复合；
18、本专利技术选择溶解乌洛托品的溶剂是廉价的常用醇溶剂，带来的好处是扩大了可溶解阴极界面修饰层材料的溶剂范围，避免了可溶解氧化锌前驱体材料的溶剂单一性；
19、本专利技术选择乌洛托品溶液旋涂成膜的退火温度为60-150℃，带来的好处是阴极界面修饰层可以低温退火操作，避免了氧化锌前驱体溶液成膜需要＞200℃的高温氧化步骤，节约了能耗。
20、以乌洛托品为阴极界面修饰层，能显著提高有机太阳能电池的光电转换效率。
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【技术保护点】
1.一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，其特征在于，所述电池结构为从下至上的阴极基底、阴极界面修饰层、活性层、空穴传输层和阳极层。
2.根据权利要求1所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，其特征在于，所述的阴极基底为氧化铟锡玻璃ITO；所述阴极界面修饰层为乌洛托品及其衍生物；所述的活性层为任意电子给体和电子受体组成的混合物；所述的空穴传输层为MoOx；所述阳极层为Ag。
3.一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤如下；
4.根据权利要求3所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，其特征在于，所述的有机胺类小分子是无基团取代的乌洛托品、卤素取代的乌洛托品、具有给电子能力的烷基基团取代的乌洛托品、具有吸电子能力的硝基基团取代的乌洛托品中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池的制备方法， 其特征在于， 所述的有机胺类小分子是乌洛托品。
6.根据权利要求3或4或5所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池的制备方法， 其特征在于， 所述步骤二中的醇溶剂是甲醇、 乙醇、异丙醇、2-甲氧基乙醇中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的配制阴极界面修饰层溶液，配制方法是选取乌洛托品的质量与醇溶剂质量的百分比为0.5-5wt％。
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【技术特征摘要】
1.一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，其特征在于，所述电池结构为从下至上的阴极基底、阴极界面修饰层、活性层、空穴传输层和阳极层。
2.根据权利要求1所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，其特征在于，所述的阴极基底为氧化铟锡玻璃ito；所述阴极界面修饰层为乌洛托品及其衍生物；所述的活性层为任意电子给体和电子受体组成的混合物；所述的空穴传输层为moox；所述阳极层为ag。
3.一种基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的步骤如下；
4.根据权利要求3所述的基于有机胺类小分子阴极界面修饰层的有机太阳能电池，其特征在于，所述的有机胺类小分子是无基团取代的乌洛托品...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨旸，贾子彦，潘剑南，
申请(专利权)人：浙江大学嘉兴研究院，
类型：发明
国别省市：
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