一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，解决现有的制备方法得到的有机太阳能电池光活性层薄膜表面高度起伏过大和溶液干燥速率过慢的问题。该方法采用基础溶剂和添加溶剂形成混合溶剂，然后将电子给体材料P3HT和电子受体材料PC61BM加入混合溶剂形成混合溶液，通过喷墨打印装置沉积到设置有空穴注入层和透明导电层的基底表面，溶液干燥后即得到有机太阳能电池光活性层薄膜，所述的基础溶剂为氯苯，添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘。本发明专利技术的方法形成的光活性层薄膜表面粗糙度低，最大表面高度起伏小，且相分离尺寸小，P3HT相中可形成微晶结构，加工过程薄膜更易干燥。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术 属于太阳能电池领域，具体涉及一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法。
技术介绍
有机太阳能电池通过有机半导体的光活性层吸收太阳能并将其转化为电能。由于其具有结构简单、可溶液方式低成本大面积印刷及兼容柔性轻型的塑料基底等特点，成为移动便携能源和新型清洁能源的理想解决方案。有机太阳能电池光活性层是决定太阳能电池能量转换效率的关键因素。目前较为广泛使用的有机太阳能电池光活性层材料电子给体材料主要为聚3-己基噻吩(以下简称P3HT)，电子受体材料主要为2ALPHA-苯基-1，2(2ALPHA)_高[5，6]富勒烯-C60-LH-2ALPHA-丁酸甲酯(以下简称PC61BM)。主要采用的光活性层沉积方法包括旋涂、刮涂、流延涂覆、喷雾涂覆和喷墨打印等方法，其中流延涂覆、喷雾涂覆和喷墨打印可适用于连续大面积的规模化工业生产中。相对流延涂覆和喷雾涂覆，喷墨打印的光活性层厚度控制精确，具有微米级分辨率的二维图案化功能，可实现全数字图形输出，加工过程灵活且可数字化高精度控制。结合打印墨水和打印过程控制，可以实现更宽的光活性层微结构调控。鉴于光活性层厚度和微结构对有机太阳能电池性能的决定性影响，以及喷墨打印技术加工光活性层的有效性和灵活性，使喷墨打印光活性层成为实现高性能有机太阳能电池加工的有效手段。美国Konarka 公司(Advanced Materials 2007 年第 19 卷 3973 到 3978 页，NanoLetters 2008 年第 8 卷 2806-2813 页，Journal of Materials Chemistry 2009 年第 19 卷5398至5404页)采用纯四氢萘以及二氯苯和三甲苯1/1混合的溶剂配置溶液，通过喷墨打印实现了有机太阳能电池光活性层的沉积。但该溶液加工薄膜的表面高度起伏过大，已经接近200纳米，严重影响有机太阳能电池性能。同时以上溶剂沸点过高，挥发困难，使薄膜干燥时间延长而不利于高速印刷的工业生产，并导致薄膜微结构可控性差、干燥过程能耗升闻等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的制备方法得到的有机太阳能电池光活性层薄膜表面高度起伏过大和溶液干燥速率过慢的问题，而提供一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案本专利技术提供一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，包括如下步骤步骤一将基础溶剂和添加溶剂混合，形成混合溶剂，称取电子给体材料P3HT和电子受体材料PC61BM，加入混合溶剂中溶解，形成混合溶液；所述的基础溶剂为氯苯，添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘，混合溶剂中基础溶剂和添加溶剂的体积百分比为(80% 98%) (2% 20%)；步骤二 将步骤一得到的混合溶液通过喷墨打印装置沉积到设置有空穴注入层和透明导电层的基底表面，打印液层的厚度为10 50微米，基底表面温度为20 35°C，溶液干燥后即得到有机太阳能电池光活性层薄膜。优选的是，所述的步骤一中电子给体材料与电子受体材料的质量比为0.8 1.5:1.0ο优选的是，所述的步骤一中电子给体材料与电子受体材料的质量比为1:1。优选的是，所述的步骤一混合溶液中电子给体材料和电子受体材料的总质量体积浓度为5晕克/晕升 20晕克/晕升。 优选的是，所述的步骤一混合溶液是在40_70°C搅拌下溶解后得到。优选的是，所述的步骤二中空穴注入层为聚乙撑二氧噻吩，透明导电层为铟锡氧化物。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，该方法先将基础溶剂和添加溶剂混合，形成混合溶剂，称取电子给体材料P3HT和电子受体材料PC61BM,加入混合溶剂中溶解，形成混合溶液；所述的基础溶剂为氯苯，添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘，混合溶剂中基础溶剂和添加溶剂的体积百分比为(80% 98%)(2% 20%);然后将得到的混合溶液通过喷墨打印装置沉积到设置有空穴注入层和透明导电层的基底表面，溶液干燥后即得到有机太阳能电池光活性层薄膜。本专利技术采用了氯苯为基础溶剂，该溶剂对P3HT和PC61BM均有良好溶解性，可以保证打印溶液的溶解性和稳定性，其沸点和挥发性能够兼顾墨水稳定喷墨打印和溶液快速干燥的要求，在稳定打印的基础上利于快速干燥而提高生产效率，且氯苯的低粘度有利于打印液膜的流平性，促进形成表面光滑的薄膜；在基础溶剂中添加低于20%质量百分比的高沸点高粘度的PC61BM的良溶剂作为添加溶剂，这将有利于在薄膜干燥过程后期，溶液形成凝胶状态，其中以低挥发性的添加溶剂为主，添加溶剂慢挥发可促进PC61BM相在光活性层薄膜表层的分布，并使P3HT分子链段进一步运动形成微区结晶，提高分子尺度的有序性而提高光活性层载流子传输能力，提高由其加工的有机太阳能电池性能。与已有技术相比，本专利技术的方法形成的光活性层薄膜表面粗糙度低，最大表面高度起伏在59. 9纳米 143. 8纳米之间，且相分离尺寸小，P3HT相中可形成微晶结构利于载流子传输和电荷收集，并具有加工过程薄膜更易干燥的优点。附图说明图I为本专利技术喷墨打印装置的结构原理图；图2为实施例I得到的有机太阳能电池光活性层薄膜的原子力显微镜表面形貌片；图3为实施例I得到的有机太阳能电池光活性层薄膜的原子力显微镜相片；图4为实施例2得到的有机太阳能电池光活性层薄膜的原子力显微镜表面形貌片；图5为实施例3得到的有机太阳能电池光活性层薄膜的原子力显微镜表面形貌片；图6为实施例6得到的有机太阳能电池光活性层薄膜的原子力显微镜表面形貌片。具体实施例方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点并不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术提供一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，包括如下步骤步骤一将基础溶剂和添加溶剂混合，形成混合溶剂，称取电子给体材料P3HT(聚3-己基噻吩)和电子受体材料PC61BM (2ALPHA-苯基-1，2(2ALPHA)_高[5,6]富勒 烯-C60-LH-2ALPHA-丁酸甲酯)，加入混合溶剂中溶解，形成混合溶液；所述的基础溶剂为氯苯，添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘，混合溶剂中基础溶剂和添加溶剂的体积百分比为(80% 98%) (2% 20%)；步骤二 将步骤一得到的混合溶液通过喷墨打印装置沉积到设置有空穴注入层和透明导电层的基底表面，打印液层的厚度为10 50微米，基底表面温度为20 35°C，溶液干燥后即得到有机太阳能电池光活性层薄膜。按照本专利技术，所述的基础溶剂为氯苯，该溶剂对P3HT和PC61BM均有良好溶解性，可以保证打印溶液的溶解性和稳定性，其沸点和挥发性能够兼顾墨水稳定喷墨打印和溶液快速干燥的要求，在稳定打印的基础上利于快速干燥而提高生产效率，且氯苯的低粘度有利于打印液膜的流平性，促进形成表面光滑的薄膜；在基础溶剂中添加低于20%质量百分比的高沸点高粘度的PC6IBM的良溶剂作为添加溶剂，所述的添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘，沸点在160-220°C之间。在薄膜干燥过程后期，溶液形成凝胶状态，其中以低挥发性的添加溶剂为主，其慢挥发可促进PC61B本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将基础溶剂和添加溶剂混合，形成混合溶剂，称取电子给体材料P3HT和电子受体材料PC61BM，加入混合溶剂中溶解，形成混合溶液；所述的基础溶剂为氯苯，添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘，混合溶剂中基础溶剂和添加溶剂的体积百分比为（80%～98%）：（2%～20%）；步骤二：将步骤一得到的混合溶液通过喷墨打印装置沉积到设置有空穴注入层和透明导电层的基底表面，打印液层的厚度为10～50微米，基底表面温度为20～35℃，溶液干燥后即得到有机太阳能电池光活性层薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一将基础溶剂和添加溶剂混合，形成混合溶剂，称取电子给体材料P3HT和电子受体材料PC61BM，加入混合溶剂中溶解，形成混合溶液；所述的基础溶剂为氯苯，添加溶剂为邻二氯苯、四氢萘、三甲苯或氯萘，混合溶剂中基础溶剂和添加溶剂的体积百分比为(80% 98%) (2% 20%)； 步骤二 将步骤一得到的混合溶液通过喷墨打印装置沉积到设置有空穴注入层和透明导电层的基底表面，打印液层的厚度为10 50微米，基底表面温度为20 35°C，溶液干燥后即得到有机太阳能电池光活性层薄膜。2.根据权利要求I所述的一种有机太阳能电池光活性层薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，所述的步...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩艳春，丁艳，邢汝博，刘剑刚，孙岳，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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