有机太阳能电池器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机太阳能电池器件，包括依次层叠的如下结构：导电阳极基底、空穴缓冲层、活性层、电子注入层和阴极；所述电子注入层的材质为三氧化钼、五氧化二钒、三氧化钨或二氧化钒。这种有机太阳能电池器件通过在活性层上制备金属氧化物材质的电子注入层，起到提高电子注入和传输的作用；相对于传统的有机太阳能电池器件的氟化锂缓冲层必须严格控制在约0.7nm，金属氧化物材质的电子注入层的厚度要求不需要太严格，厚度控制较容易，工艺较易把握，利于量产。本发明专利技术还提供一种上述聚合物太阳能电池的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性质,制造出了第一个具有真正意义上的太阳能电池，但是当时的光电转换效率极低(10-3%)。紧接着，Glenis等制作了各种聚噻吩的太阳能电池，当时都面临的问题是极低的开路电压和光电转换效率。直到1986年，C.ff.Tang等首次将P型半导体和η型半导体引入到双层结构的器件中，才使得光电流得到了极大程度的提高，从此以该工作为里程碑，有机聚合物太阳能电池蓬勃发展起来。1992年Sariciftci 等发现2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1，4_苯乙(MEH-PPV)与复合体系中存在快速光诱导电子转移现象，引起了人们的极大兴趣，而在1995年，Yu等用MEH-PPV与C6tl衍生物PCBM混合作为活性层制备了有机聚合物体异质结太阳能电池。器件在20mW/cm2 430nm的单色光照射下，能量转换效率为2.9%。这是首个基于聚合物材料与PCBM受体制备的本体异质结太阳能电池，并提出了复合膜中互穿网络结构的概念。至此，本体异质结结构在聚合物太阳能电池中的应用得到了迅速的发展。这种结构也成为目前人们普遍采用的有机聚合物太阳能电池结构。聚合物太阳能电池的工作原理主要分为四部分:(I)光激发和激子的形成；(2)激子的扩散；⑶激子的分裂；⑷电荷的传输和收集。首先，共轭聚合物在入射光照射下吸收光子，电子从聚合物最高占有轨道(HOMO)跃迁到最低空轨道(LUMO)，形成激子，激子在内建电场的作用下扩散到给体/受体界面处分离成自由移动的电子和空穴，然后电子在受体相中传递并被阴极收集，空穴则通过给体相并被导电阳极基底收集，从而产生光电流。这就形成了一个有效的光电转换过程。在聚合物太阳能器件中，为了提高电子的注入和传输能力，往往在制备完活性层后，制备一层极薄的氟化锂( LiF)缓冲层，约0.7nm，起到提高电子注入能力，有利于提高器件的光电转换效率。但是，这种材料不能太厚，一般不超过lnm，超过Inm之后，使器件的串联电阻急速上升，导致大部分的电压降都落在这个区域，最终影响了光电转换效率，而较薄的材料层，成膜性也是一个重要的因素，较薄往往导致成膜性不好，造成电子陷阱，使电子淬灭，影响效率。采用这种氟化锂缓冲层来提高聚合物太阳能电池的光电转换效率，由于氟化锂缓冲层的厚度必须严格控制在约0.7nm，厚度控制较困难，工艺难以把握，不利于量产。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种利于量产的有机太阳能电池器件。一种有机太阳能电池器件，包括依次层叠的如下结构:导电阳极基底、空穴缓冲层、活性层、电子注入层和阴极；所述电子注入层的材质为三氧化钥、五氧化二钒、三氧化钨或二氧化钒。优选的，所述导电阳极基底的材质为铟锡氧化物玻璃、掺氟氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或掺铟的氧化锌玻璃。优选的，所述空穴缓冲层的材质为质量比为2:1 6:1的聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯磺酸盐的混合物。优选的，所述电子注入层的厚度为2nm 20nm。优选的，所述活性层的材质为以富勒烯的丁酸甲酯衍生物为受体的混合物。优选的，所述活性层的材质为质量比为1: 0.8 1:1的聚3-己基噻吩和富勒烯的丁酸甲酯衍生物的混合物；或所述活性层的材质为质量比为1:1 1: 4的聚和富勒烯的丁酸甲酯衍生物的混合物；或所述活性层的材质为质量比为1:1 1: 4的聚和富勒烯的丁酸甲酯衍生物的混合物。一种有机太阳能电池器件的制备方法，包括如下步骤:对导电阳极基底进行表面预处理；在所述导电阳极基底表面形成空穴缓冲层；将活性物质溶解在有机溶剂中得到活性物质溶液；在保护气体氛围下 ，将所述活性物质溶液旋涂在所述空穴缓冲层表面，干燥后得到活性层；在所述活性层上蒸镀三氧化钥、五氧化二钒、三氧化钨或二氧化钒，形成电子注入层；在所述电子注入层上形成阴极，得到所述有机太阳能电池器件。优选的，在所述导电阳极基底表面形成空穴缓冲层的操作具体为:将质量比为2:1 6: 1、质量百分数为1% 5%的聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯磺酸盐的水溶液，旋涂所述导电阳极基底上后在100°C 200°C的条件下加热15min 60min，得到所述空穴缓冲层。优选的，所述活性物质溶液中所述活性物质的浓度为8mg/L 30mg/L。优选的，所述干燥得到活性层的操作具体为；室温下放置24h 48h或50°C 100°C下退火 IOmin lOOmin。这种有机太阳能电池器件通过在活性层上制备金属氧化物材质的电子注入层，起到提高电子注入和传输的作用；相对于传统的有机太阳能电池器件的氟化锂缓冲层必须严格控制在约0.7nm，金属氧化物材质的电子注入层的厚度要求不需要太严格，厚度控制较容易，工艺较易把握，利于量产。附图说明图1为一实施方式的有机太阳能电池器件的结构示意图；图2为图1示有机太阳能电池器件的制备方法的流程图；图3为实施例1制备的有机太阳能电池器件与传统的有机太阳能电池器件的电流密度-电压曲线图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对作进一步说明。如图1所示的一实施方式的有机太阳能电池器件，包括依次层叠的如下结构:导电阳极基底、空穴缓冲层、活性层、电子注入层和阴极。导电阳极基底的材质可以为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)、掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃(IZO)。空穴缓冲层的材质为质量比为2:1 6:1的聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)和聚苯磺酸盐(PSS)的混合物。可以通过将质量比为2:1 6: 1、质量百分数为1% 5%的聚3，4_ 二氧乙烯噻吩(PEDOT)和聚苯磺酸盐(PSS)的水溶液，旋涂导电阳极基底上后在100°C 200°C的条件下加热15min 60min制得。空穴缓冲层的厚度控制在20nm 80nm。优选采用质量 比为6: 1、质量百分数为1.3%的PEDOT和PSS的水溶液，旋涂后200°C下加热30min，厚度为40nm。活性层的材质为以富勒烯的丁酸甲酯衍生物(PCBM)为受体的混合物。活性层的厚度可以为80nm 300nm。具体的，活性层的材质可以为质量比为1: 0.8 1:1的聚3-己基噻吩(P3HT)和富勒烯的丁酸甲酯衍生物(PCBM)的混合物；或质量比为1:1 1: 4的聚(MDMO-PPV)和富勒烯的丁酸甲酯衍生物(PCBM)的混合物；或质量比为1:1 1: 4的聚(MEH-PPV)和富勒烯的丁酸甲酯衍生物(PCBM)的混合物。优选的，活性层的材质为质量比为1: 4的MEH-PPV和PCBM，活性层的厚度为120nmo电子注入层的材质为具有双极性的、HOMO能级在-4.8eV -5.2eV之间的金属氧化物，可以为三氧化钥(MoO3)、五氧化二fL (V2O5)、三氧化鹤(WO3)或二氧化fL (VO2) O电子注入层的厚度可以为2nm 20nm。优选的，电子注入层的厚度为5nm 10nm。阴极的材质可以为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或钼(Pt)。阴极的厚度可以为60nm 300nm。这种有机太阳能电池器件通过在活性层上制备金属氧化物材质的电子注入层，起到提高电子注入和传输的作用；相对于传统的有机太阳能电池器件的氟化锂缓冲层必须严格控制在约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机太阳能电池器件，包括依次层叠的如下结构：导电阳极基底、空穴缓冲层、活性层、电子注入层和阴极；其特征在于，所述电子注入层的材质为三氧化钼、五氧化二钒、三氧化钨或二氧化钒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，王平，黄辉，陈吉星，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：