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(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CN111883659A(43)申请公布日2020.11.03(21)申请号202010785164.5(22)申请日2020.08.06(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)发明人陈红征占玲玲李水兴施敏敏李寒莹(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/44(2006.01)H01L51/48(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池(57)摘要本发明公开了一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池,它自下而上包括衬底、阳极、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层和阴极,其中活性层为采用旋涂工艺在阳极修饰层上依次沉积一层宽带隙聚合物给体(PM6)薄膜与一层非富勒烯受体复合物(BO‑4Cl和BTP‑S2的混合物)薄膜。利用BTP‑S2与PM6之间较差的相容性,以及旋涂工艺成膜时大的剪切力,可使活性层具有理想的P‑i‑N形貌结构,即在阳极修饰层界面处形成给体富相,阴极修饰层界面处形成受体富相,而中间是给体与受体均匀混合的本体异质结厚膜。因此,本发明所得的三元有机太阳电池,同时实现了光电流的高效产生与高效收集,PCE不仅高于相应的本体异质结三元电池,更获得了迄今为止有机太阳电池的最高效率(18.50%)。CN111883659ACN111883659A权利要求书1/1页1.一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池,它自下而上包括衬底、阳极、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层和阴极,其特征在于,所述的活性层为采用旋涂工艺在阳极修饰层上依次沉积一层电子给体薄膜与一层电子受体复合物薄膜。2.根据权利要求1所述的一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池,其特征在于,所述的电子给体为宽带隙聚合物给体PM6,电子受体复合物为二种非富勒烯受体BO-4Cl与BTP-S2混合而成,聚合物给体与非富勒烯受体的化学结构式为:3.根据权利要求2所述的一种基于逐步沉积法制备的的高效三元有机太阳电池,其特征在于,所述的电子给体薄膜由浓度为6-10mg/mL的PM6溶液旋涂而成,电子受体复合物薄膜由总浓度为6-10mg/mL的非富勒烯受体BO-4Cl与BTP-S2混合物溶液旋涂而成,活性层的总厚度为50~200nm。4.根据权利要求1或3所述的一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池,其特征在于,所述的电子受体复合物薄膜在成膜时加入添加剂,添加剂为1,8-二碘辛烷(DIO),添加剂的体积为非富勒烯受体混合物溶液体积的0.2~1%。5.根据权利要求1所述的基于一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池,其特征在于,所述的活性层经过退火处理,退火温度为80~200℃,退火时间为5~60min。6.根据权利要求1所述的一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池,其特征在于:所述的衬底为玻璃;所述的阳极为ITO;所述的阳极修饰层为PEDOT:PSS;所述的阴极修饰层为PFN-Br;所述的阴极为Ag。2CN111883659A说明书1/7页一种基于逐步沉积法制备的高效三元有机太阳电池技术领域[0001]本发明涉及太阳电池技术领域,尤其涉及一种基于逐步沉积法制备的高效率三元有机太阳电池。背景技术[0002]有机太阳电池在近几年,受益于Y系列电子受体的出现,在能量转换效率方面,获得了快速提升。目前单结电池的能量转换效率已经突破18%(ScienceBulletin2020,65,272)。[0003]除了新材料的开发,活性层的形貌控制也是决定器件性能的关键因素。形貌控制的目的,是使光电流能在活性层中高效地产生并能被电极有效地收集。目前,人们普遍采用旋涂工艺来获得本体异质结(BHJ)的活性层形貌结构,即将电子给体和电子受体同时溶解在一种溶剂中,混合溶液旋涂得到活性层。由于旋涂成膜时剧烈的离心作用产生了大的剪切力,活性层中给体和受体能够充分混合和分布均匀,从而提供巨大的给/受体界面(本体异质结),有利于电荷的高效产生。但是,这种形貌结构不利于电荷的有效收集:当空穴沿着给体相构筑的传输通道向阳极移动,而电子沿着受体相构筑的传输通道向阴极移动,大的给/受体界面增加了两种光生电荷(电子和空穴)在传输过程中发生复合的风险。因此,沿着电荷的传输方向,在活性层中形成给/受体的浓度梯度,即给体浓度从阴极修饰层的界面到阳极修饰层的界面逐渐增加,而受体浓度逐渐降低,这样的垂直相分布可大幅抑制电荷复合,极大改善电极对光生电荷的收集效率,从而提升器件的光伏性能(JournaloftheAmericanChemic