双功能层全小分子非富勒烯体系有机太阳能电池.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CN109524549A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811300018.8(22)申请日2018.11.02(71)申请人中国科学院重庆绿色智能技术研究院地址400714重庆市北碚区方正大道266号(72)发明人唐骅陆仕荣(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人周建军(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/48(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称双功能层全小分子非富勒烯体系有机太阳能电池(57)摘要本发明提供一种双功能层全小分子非富勒烯体系有机太阳能电池，该电池从下自上依次包括基底、活性层、空穴传输层、金属电极层。本发明的双功能层单步制备工艺有效简化电池结构，缩短电池制备时间，降低电池制作成本，提升电池效率，解决叠层电池中基于界面相溶及腐蚀的一系列问题，有利于推进未来有机光伏电池的产业化进程，具有无限的商业潜力。CN109524549ACN109524549A权利要求书1/1页1.一种基于全小分子非富勒烯体系的有机太阳能电池，其特征在于，从下自上依次包括基底、活性层、空穴传输层、金属电极层。2.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述基底包括透明衬底、透明导电电极，优选地，所述透明导电电极的材料选自ITO、FTO中的至少一种。3.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述活性层包含给体和受体，所述给体、受体均为非富勒烯小分子。4.根据权利要求3所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述给体选自DRCN5T；和/或，所述受体选自IDIC-4F。5.根据权利要求3所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述给体与受体的质量比为(7:3)～(6:4)。6.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述活性层还包括电子传输材料。7.根据权利要求6所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述给体和受体总质量与所述电子传输材料的质量之比为20：(0.025～2)，优选为20：(0.025～1)，更优选为20：(0.025～0.4)；和/或，所述电子传输材料选自DPO。8.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于：所述活性层的厚度为100～130nm；和/或，所述空穴传输层的厚度为7～10nm；和/或，所述空穴传输层的材料选自MoO3；和/或，所述金属电极层的厚度为80～110nm；和/或，所述金属电极层的材料选自Ag。9.根据权利要求1至8中任意一项所述有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：在基底上旋涂活性层，然后退火处理，再在所述活性层上蒸镀空穴传输层，最后在所述空穴传输层上蒸镀金属电极层。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：旋涂活性层时，旋涂溶液中给体材料与受体材料的总浓度为20mg/ml；和/或，旋涂活性层时，旋涂溶液的溶剂选自氯仿、氯苯、邻二氯苯中的至少一种；和/或，旋涂活性层时，旋涂溶液中电子传输材料的浓度为0.025～2mg/ml；和/或，活性层旋涂结束之后，退火处理温度为120℃～130℃，时间为10min。2CN109524549A说明书1/6页双功能层全小分子非富勒烯体系有机太阳能电池技术领域[0001]本发明涉及有机半导体薄膜太阳能电池领域，特别是涉及一种基于全小分子非富勒烯体系有机太阳能电池及其新型双功能层单步制备方法。背景技术[0002]通过溶液法制备加工的有机光伏电池是一种极具潜力的新型薄膜光伏电池。由于其原材料成本低廉、轻便、易于实现大面积与柔性化、对环境污染小等优势，有机光伏电池已经成为学术界和产业界的研究热点之一。在最近几年，有机小分子太阳能得到了十分快速的发展，特别是有机小分子与聚合物给体相比具有许多明显的优点，例如结构确定、易提纯、无批次差别等。此外，小分子也避免了链以及链端缺陷，因此发展迅速。如南开大学最先报道了一系列基于BDT为核或者联噻吩为核、同染料为端基的小分子给体材料，光电转化效率首先突破9％；华南理工大学报道了一系列宽吸收的卟啉材料，光电转化效率超过9％；国家纳米中心报道了以双氟代BT为核的小分子材料，光电转化效率超过9％；北京理工大学报道了IDT为核的小分子，光电转化效率也超过9％。虽然有机太阳能电池光电转化效率有了显著提升，但是这些有机小分子太阳能电池大多搭配富勒烯受体。尽管富勒烯受体有着各向同性的电子传输性能以及高电子迁移率，但是由于可见光部分吸收很少，结构修饰等对最低未占据分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)可调范围窄，富勒烯易扩散和聚集的特性会引起光伏活性层形貌的不稳定，并存在成膜性差等缺陷，严重地限制了光伏效率的进一步提高以及在大面积器件制备