一种有机太阳电池及其有机-无机异质界面调控方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113903864A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111167010.0(22)申请日2021.10.01(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人李昌治陶洋丹刘浩燃(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人傅朝栋张法高(51)Int.Cl.H01L51/48(2006.01)H01L51/46(2006.01)H01L51/42(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种有机太阳电池及其有机-无机异质界面调控方法(57)摘要本发明公开了一种有机太阳电池及其有机‑无机异质界面调控方法。本发明通过共轭分子单分子组装层(SAMs)钝化金属氧化物纳米粒子，改善有机‑无机异质界面的化学，电学和电子特性，实现高效稳定的有机太阳电池。该界面修饰方法通过SAMs与氧化锌纳米粒子的分散液共混，并对其旋涂后的薄膜低温退火实现。利用SAMs钝化的氧化锌纳米粒子，不仅实现了以金属氧化物作为电子传输层的有机太阳电池的目前最高光电转换效率，还提升了电池的光稳定性。此外，该界面材料还表现出最理想的厚度不敏感特征(高达300nm)。CN113903864ACN113903864A权利要求书1/1页1.一种有机‑无机异质界面调控方法，其特征在于，具体如下：将有机共轭分子和金属氧化物纳米粒子共混于有机溶剂中，充分搅拌使金属氧化物纳米粒子钝化，得到分散液；将所述分散液经旋涂后得到的薄膜进行低温退火，实现有机‑无机异质界面的调控；所述有机共轭分子为4‑甲氧基苯甲酸、4‑己氧基苯甲酸或4‑(2‑(2‑甲氧基乙氧基)乙氧基)苯甲酸中的一种，其结构式分别如下：2.根据权利要求1所述的有机‑无机异质界面调控方法，其特征在于，所述有机共轭分子与金属氧化物纳米粒子的质量投料比为1:(5‑20)，钝化反应时间为6‑24h；所述分散液中金属氧化物纳米粒子的浓度为1‑100mgmL‑1。3.根据权利要求1所述的有机‑无机异质界面调控方法，其特征在于，所述有机溶剂为醇类溶剂、含卤溶剂或非卤溶剂中的一种。4.根据权利要求1所述的有机‑无机异质界面调控方法，其特征在于，所述低温退火过程中，温度为20‑200℃，退火时间为1‑100min。5.根据权利要求1所述的有机‑无机异质界面调控方法，其特征在于，所述金属氧化物纳米粒子为氧化锌纳米粒子，制备方法具体如下：在干燥反应条件下，将二水合醋酸锌搅拌溶解在甲醇中，加热后，加入氢氧化钾的甲醇溶液，得到反应液；将所述反应液进行加热回流反应，随后静置冷却至固体完全沉淀，用甲醇洗涤沉淀出的固体产物，得到氧化锌纳米粒子。6.根据权利要求5所述的有机‑无机异质界面调控方法，其特征在于，所述制备方法中，每1mmol的二水合醋酸锌加入9‑9.5mL的甲醇，每1mmol的氢氧化钾加入2‑2.5mL的甲醇；制备所述反应液时的加热温度为60‑80℃；所述加热回流反应的温度为60‑80℃，反应时间为3h。。7.一种有机太阳电池，其特征在于，包括由下至上依次呈层状排布的基底(1)、透明电极层(2)、空穴传输层(3)、活性层(4)、电子传输层(5)和金属电极层(6)；所述电子传输层(5)采用如权利要求1～6任一所述有机‑无机异质界面调控方法制得。8.根据权利要求7所述的有机太阳电池，其特征在于，所述活性层(4)为有机电子给体材料和有机电子受体材料的共混膜；所述有机电子给体材料为PM6；所述有机电子受体材料为Y6或BO‑4Cl或BO‑4Cl和Y6‑1O组合中的一种。9.根据权利要求7所述的有机太阳电池，其特征在于，所述基底(1)材料为玻璃、石英、柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯或柔性聚萘二甲酸乙二醇酯中的一种。10.根据权利要求7所述的有机太阳电池，其特征在于，所述电子传输层(5)的厚度为5‑300nm。2CN113903864A说明书1/7页一种有机太阳电池及其有机‑无机异质界面调控方法技术领域[0001]本发明属于能源材料领域，尤其涉及一种有机太阳电池及其有机‑无机异质界面调控方法。背景技术[0002]有机‑无机异质界面的电荷提取严重影响光电子学器件的整体性能，尤其是有机太阳电池。近年来有机太阳电池发展迅速，光电转换效率达到近19％(LiC,ZhouJ,SongJ,etal.Nat.Energy.2021；6:605‑613.doi:10.1038/s41560‑021‑00820‑x；MengH,LiaoC,DengM,XuX,YuL,PengQ.Angew.Chem.Int.Ed.2021.doi:10.1002/anie.202110550；C