一种三元有机太阳电池及其制备方法.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CN109817809A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910032062.3(22)申请日2019.01.14(71)申请人华南协同创新研究院地址523808广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区生产力大厦168室(72)发明人叶轩立张桂传任敏润(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人向玉芳(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/48(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图6页(54)发明名称一种三元有机太阳电池及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种三元有机太阳电池及其制备方法，三元有机太阳电池包括衬底和有机太阳电池元件，有机太阳电池元件依次包括阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层以及阴极，所述活性层为一种结晶聚合物电子给体与两种非富勒烯小分子电子受体共混的受体层的组合，活性层的总厚度为50～200nm。本发明通过顺序沉积所制备的三元有机太阳电池相对于基于异质结制备的三元有机太阳电池，可简化获得高效三元有机太阳电池的关键问题即对活性层形貌的控制，同时又较大程度地保持给、受体层各自的结晶度来提高电荷的传输速率。CN109817809ACN109817809A权利要求书1/2页1.一种三元有机太阳电池，其特征在于，该三元有机太阳电池依次包括层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层以及阴极；所述的活性层依次包括层叠的电子给体层和电子受体层，所述的电子受体层由两种不同电子受体材料共混组成；所述电子给体层材料的结构式如式(1)所示：其中n为1～10000的自然数，R为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一种以上官能团取代，或C1～C30烷基上一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一种以上官能团取代；所述电子受体材料的结构为A-B-A结构，A选自以下结构中的一种：其中R1、R2和R3为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一种以上官能团取代，或C1～C30烷基上的一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一种以上的官能团取代；B选自以下结构中的一种：其中R1和R2为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基和酯基中的一种以上官能团取代，或C1～C30烷基上的一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一种以上的官能团取代。2.根据权利要求1所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述活性层的厚度为50nm～200nm，所述活性层中的电子给体层的厚度为30～100nm。3.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述阳极为ITO，所述阳极的厚度为100～200nm。4.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述空穴传输层为PEDOT:PSS，所述空穴传输层的厚度为30～50nm。5.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述电子传输层为PFN-Br，所述电子传输层的厚度为3～5nm。6.根据权利要求1或2所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述阴极为Ag，所述阴极的厚度为80～120nm。2CN109817809A权利要求书2/2页7.根据权利要求1所述的一种三元有机太阳电池，其特征在于，所述衬底为透明玻璃。8.权利要求1～7任一项所述一种三元有机太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗涂覆有ITO层的玻璃衬底并干燥；(2)将PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO层上作为空穴传输层，转速为3000～4000rpm，厚度为30～50nm；然后在140～160℃热退火处理10～20min；(3)将电子给体层材料溶于有机溶剂中配制得到浓度为8～10mgmL-1的给体溶液并进行加热搅拌，将给体溶液旋涂于空穴传输层上，制备得到厚度为30～100nm的电子给体层，将电子给体层在60～160℃条件下退火5～20min；将两种不同的电子受体材料按照1％～99％：99％～1％的比例溶于有机溶剂中配制得到浓度为10～20mgmL-1的受体混合溶液并进行加热搅拌，将受体混合溶液旋涂在电子给体层上，制备厚度为20～100nm的电子受体层，然后在60～160℃条件下退火5～20min；(4)将PFN-Br旋涂于电子受体层上作为电子传输层，厚度为3～5nm；(5)在电子传输层上真空蒸镀厚为80～120nm的Ag阴极。9.根据权利要求8所述一种三元有机太阳电池的制备方法，其特征在于，在配制给体溶液时，所述给体溶液并进行加热搅拌中