一种基于纳米热压印技术的反型陷光结构级联型有机太阳能电池及其制备方法，属于聚合物太阳能电池技术领域。由ITO衬底、TiO2电子传输层、具有金字塔型阵列的级联型活性层、MoO3空穴传输层和Ag阳极组成，级联型活性层由P3HT层、PSBTBT层、PCDTBT层和PCBM层组成。是采用旋转涂覆法在电子传输层表面制作级联结构活性层，然后对活性层进行热压印，制作出陷光结构，这种方法不仅可以通过级联型活性层提高有机太阳能电池光电转换效率，同时，利用纳米压印技术制作出陷光结构，可以有效增加光吸收，提高对太阳光的利用率。因此，本发明专利技术不仅有效提高电池的光吸收，同时提高光电转换效率，因此电池性能有恒大提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机太阳能电池
，具体设及一种基于纳米热压印技术的反型 陷光结构级联型有机太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
有机太阳能电池W其柔性，可弯曲，低成本，可W大面积印刷生产等优点近年来越 来越受到研究人员的关注，并且文献报道已经得到较高的能量转换效率，然而对于聚合物 有机太阳能电池来说，高的载流子复合，低的激子寿命是研究人员必须面对的问题。世界各 地的研究人员尝试通过各种方法改善器件特性，提高器件性能，例如，制作叠成电池，活性 层参杂，器件修饰等方法，而在本专利技术中通过特殊的处理方法制作陷光结构电池，提高有机 太阳能电池的光吸收，并通过提高光电转换效率，提高太阳能电池器件效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于纳米热压印技术的反型陷光结构级联型有机太 阳能电池及其制备方法。 本专利技术所述的一种基于纳米热压印技术的反型陷光结构级联型有机太阳能电池， 其特征在于：自上而下依次由IT0衬底、Ti〇2电子传输层、具有金字塔型阵列的级联型活 性层、Mo化空穴传输层和Ag阳极组成，级联型活性层由下到上依次为P3HT层、PSBTBT层、 PCDTBT 层和 PCBM 层。 本专利技术利用旋转涂覆法制作级联结构的给体一受体活性层，对级联型进行纳米压 印加工，制成陷光型结构，即通过纳米热压印机在级联型活性层上直接制作得到均匀的陷 光结构，该结构利用光的反射与折射原理，当太阳光照射的时候，增强器件对于太阳光的吸 收，提高对光的利用，该样可W极大的提高光生电流，改善器件的光电转换效率，从而提高 器件的性能。 本专利技术所述基于纳米热压印技术的反型陷光结构级联型有机太阳能电池，其步骤 与条件如下： 1)衬底清洗 将IT0导电玻璃依次使用丙酬、己醇和去离子水超声清洗10~20分钟，然后用氮 气吹干； 2) Ti化电子传输层的制备 20~30°C下，将10~30血的铁酸四了醋（北京益利化工厂）滴加到装有60~ lOOmL无水己醇（北京化工厂）的反应容器中，磁力揽拌60~90分钟（定时恒温磁力揽拌 器），再滴加5~20mL的冰己酸（北京化工厂），揽拌30-90min，得到均匀透明的淡黄色溶 液；然后加入5~20血己酷丙酬（天津化学试剂厂），揽拌30~90min，再加入20~40血 无水己醇，然后将5~20mL去离子水W 2~6mL/min的速率缓慢滴加到上述溶液中，继续 揽拌2~3天，得到均匀透明的淡黄色Ti化溶胶，放置陈化3~5天；将制得的TiO 2溶胶旋 涂在步骤1)清洗过后的ITO导电玻璃表面，旋涂转速为1000~4000rpm，旋涂时间为10~ 30s，然后在300~500°C条件下赔烧1~化，自然降温至室温，即可在IT0导电玻璃上制得 Ti化电子传输层，薄膜的厚度为20~60nm; 3)级联型活性层的制备 W 1 -2-二氯苯为溶剂，将P3HT、PSBTBT、PCDTBT作为给体材料，PCBM作为受体材料 分别配制成5mg/mL~20mg/mL浓度的溶液，在Ti〇2电子传输层上依次旋涂P3HT、PSBTBT、 PCDTBT、PCBM溶液，旋涂转速为1000~3000巧m，旋涂时间为10~30s ;得到的级联型活性 层的厚度为200~400nm，其中各层的厚度范围为50~lOOnm ; 4)陷光结构的制备 采用对准式纳米热压印技术在步骤3)制备得到的级联型活性层上制作出陷光结 构，其过程包括： 首先将步骤3)得到的带有活性层的IT0导电玻璃放入压印机，设定加压温度为 110~125°C，保压温度为130~150°C，泄压温度为30~60°C;加压时间为5~lOmin，保 压时间为10~20min，泄压时间为5~lOmin，从而在级联型活性层上制得金字塔（四棱 锥）型阵列；金字塔的底端边长40~60皿、排列周期40~60皿、高度40~60皿，纳米热 压印的模板为倒金字塔结构，采用石英基片作为模版，使用紫外光刻刻蚀出其结构。 5)空穴传输层的制备及电极的制备 在压强2X 1〇-4~5X 10 -4Pa条件下，在具有金字塔型阵列的级联活性层表面蒸锻 Mo化（国药集团化学试剂有限公司）空穴传输层，厚度为3~5皿，生长速度为化3~1 A化； 最后在Mo化空穴传输层上，在3X 10 ―4~5X 10 -中a下蒸锻Ag(国药集团化学试剂 有限公司）电极，厚度为80~150nm，生长速度为1~5 A/S，从而得到本专利技术所述的基于纳米 热压印技术的反型陷光结构级联型有机太阳能电池。【附图说明】 图1 ;本专利技术所述有机太阳能电池的结构示意图； 图2 ;本专利技术制备的反型有机太阳能电池其陷光结构示意图； 图3;本专利技术制备的反型有机太阳能电池其级联结构活性层示意图；[002引图4 ;本专利技术制备的反型有机太阳能电池J-V特性；[002引如图1所示，11为IT0导电玻璃衬底，12为Ti02电子传输层、13为活性层、14为Mo03空穴传输层、15为Ag电极。如图2所示，本专利技术制备的反型有机太阳能电池其陷光结构示意图，该结构为金 字塔型纳米阵列，采用纳米压印在活性层上压印制得，能够利用活性层对太阳光的反射增 强光的利用。[002引如图3所示，本专利技术制备的反型有机太阳能电池其级联结构活性层示意图，31为 IT0导电玻璃衬底，32为Ti02电子传输层、33为给体材料A、34为给体材料B，35为给体材 料C，36为受体材料，37为Mo化空穴传输层、38为Ag电极。[002引如图4所示，本专利技术制备的反型有机太阳能电池不同活性层厚度电池J-V特性，对 应 A、B、C、D、E 厚度分别为 200nm、250nm、300nm、350nm、400nm，图中可 W看出 300nm 厚度活 性层得到较大的短路电流，填充因子也较高。【具体实施方式】 (1)将商业化的IT0导电玻璃放入烧杯，依次使用丙酬，己醇，去离子水分别超声 清洗15分钟，清洗过后的IT0采用氮气枪吹干，放入培养皿中待用。[002引 似采用溶胶凝胶方法在IT0表面制备一层Ti化薄膜，其具体过程包括違温25°C 下，将lOmL的铁酸四了醋（北京益利化工厂）滴加到装有60mL的无水己醇（北京化工厂） 的锥形瓶中，揽拌60分钟（定时恒温磁力揽拌器），再滴加l当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于纳米热压印技术的反型陷光结构级联型有机太阳能电池，其特征在于：自上而下依次由ITO衬底、TiO2电子传输层、具有金字塔型阵列的级联型活性层、MoO3空穴传输层和Ag阳极组成，级联型活性层由P3HT层、PSBTBT层、PCDTBT层和PCBM层组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文滨，李质奇，沈亮，周敬然，温善鹏，董玮，阮圣平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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