一种非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法。本发明专利技术提供了一种非富勒烯有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：将多金属氧酸盐和分散剂混合，得到空穴传输层浆料；在基底表面涂覆所述空穴传输层浆料后，进行UV处理，形成空穴传输层；在所述空穴传输层表面涂覆活化层浆料，形成活化层；所述活化层浆料中不包括富勒烯；在所述活化层表面依次层叠沉积电子传输层和电极层，得到所述非富勒烯有机太阳能电池。利用上述制备方法制备得到的非富勒烯有机太阳能电池具有优异的能量转化效率，根据实施例的结果表明，所述非富勒烯有机太阳能电池的能量转换效率为15.88～16.37％。量转换效率为15.88～16.37％。量转换效率为15.88～16.37％。

【技术实现步骤摘要】
一种非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机太阳能电池主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，通过光伏效应产生电压的电流主要过程包括在光照条件下，有机半导体吸收光子形成激子，当激子扩散到活性层接触面时，电子
‑
空穴对在给受体能级差的作用下分解为自由电子和自由空穴，所述自由电子和自由空穴被电极收集形成电流，实现太阳能转化为电能。富勒烯衍生物是传统的有机太阳能电池中的电子受体，但由于富勒烯材料在可见光范围内的吸收较差、结构不易调节，大大限制了其光伏性能的提升，而基于给受体型的非富勒烯材料在这些方面表现出优于富勒烯材料的光电转化性能，具有很高的研究价值和应用前景。
[0003]在传统的非富勒烯有机太阳能电池中作为空穴传输层的材料主要包括有机空穴传输层材料和无机空穴传输层材料两类。对于有机空穴传输层材料来说，常用的是PEDOT：PSS，但由于PEDOT：PSS具有强酸性，容易腐蚀电极；同时吸湿性较强，容易吸收空气中的水分，进而降低能量转化效率，例如公开号为CN110931644A的中国专利公开了一种非富勒烯有机太阳能电池，其中采用PEDOT：PSS作为空穴传输层，所得到的太阳能电池的能量转化效率为8.76～11.73％。而无机空穴传输层材料主要包括氧化钼、氧化镍和氧化钛等金属氧化物，能够避免上述缺陷对于能量转化效率的影响，但此类无机空穴传输层的制备方法一般采用真空蒸镀或离子溅射等工艺，与基于油墨的喷墨打印制膜工艺不兼容，且形成的薄膜表面缺陷较多，空穴迁移率低，进而使得能量转化效率也相应的较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法，本专利技术提供的非富勒烯有机太阳能电池具有优异的能量转化效率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种非富勒烯有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将多金属氧酸盐和分散剂混合，得到空穴传输层浆料；
[0008]在基底表面涂覆所述空穴传输层浆料后，进行UV处理，形成空穴传输层；
[0009]在所述空穴传输层表面涂覆活化层浆料，形成活化层；所述活化层浆料中不包括富勒烯；
[0010]在所述活化层表面依次层叠沉积电子传输层和电极层，得到所述非富勒烯有机太阳能电池。
[0011]优选的，所述空穴传输层浆料中多金属氧酸盐的浓度为5～15mg/mL。
[0012]优选的，所述多金属氧酸盐包括Keggin型杂多金属氧酸盐、Dawson型杂多金属氧酸盐、Anderson型杂多金属氧酸盐和Lindqvist型同多金属氧酸盐中的一种或几种。
[0013]优选的，所述Keggin型杂多金属氧酸盐的阴离子为[XM
12
O
40
]n
‑
，所述X为P、As、Si、Ge、Al、B、Co、Zn或Ni，所述M为W、Mo、V、Nb或Ta，所述n为3～17；所述Keggin型杂多金属氧酸盐的阳离子为铵根离子、钠离子或钾离子；
[0014]所述Dawson型杂多金属氧酸盐的阴离子为[X2M
18
O
62
]n
‑
，所述X为P、As、Si或Ge，所述M为W或Mo，所述n为6～8；所述Dawson型杂多金属氧酸盐的阳离子为铵根离子、钠离子或钾离子。
[0015]优选的，所述Anderson型杂多金属氧酸盐的阴离子为[XM6(OH)6O
18
]n
‑
，所述X为Al或Cr，所述M为W或Mo，所述n为3～4；所述Anderson型杂多金属氧酸盐的阳离子为钠离子或钾离子；
[0016]所述Lindqvist型同多金属氧酸盐的阴离子为[M6O
19
]n
‑
，所述M为W、Mo、V、Nb或Ta，所述n为2～8；所述Lindqvist型同多金属氧酸盐的阳离子为铵根离子、钠离子或钾离子。
[0017]优选的，所述分散剂包括去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、四氢呋喃和乙腈中的一种或几种。
[0018]优选的，所述UV处理的时间为10～30min；
[0019]所述UV处理时的波长为185～254nm。
[0020]优选的，所述活化层浆料包括给体材料和受体材料；
[0021]所述给体材料和受体材料的质量比为1：1.15～1.25。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的非富勒烯有机太阳能电池，包括由下到上依次层叠设置的基底层、空穴传输层、活化层、电子传输层和电极层；
[0023]所述空穴传输层的材料包括多金属氧酸盐。
[0024]优选的，所述空穴传输层的厚度为20～40nm。。
[0025]本专利技术提供了一种非富勒烯有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：将多金属氧酸盐和分散剂混合，得到空穴传输层浆料；在基底表面涂覆所述空穴传输层浆料后，进行UV处理，形成空穴传输层；在所述空穴传输层表面涂覆活化层浆料，形成活化层；所述活化层浆料中不包括富勒烯；在所述活化层表面依次层叠沉积电子传输层和电极层，得到所述非富勒烯有机太阳能电池。本专利技术将多金属氧酸盐应用于非富勒烯有机太阳能电池的空穴传输层中，通过对含有对多金属氧酸盐的空穴传输层进行UV处理，使得多金属氧酸盐阴离子中的电子从配位氧原子跃迁至中心金属原子，同时，通过UV处理，对多金属氧酸盐薄膜进行了氧掺杂，极大的降低了多金属氧酸盐薄膜的表面缺陷，提高了空穴迁移率，使得空穴传输层的能级和活化层能级更匹配，进而使得本专利技术得到的非富勒烯有机太阳能电池具有优异的能量转化效率。根据实施例的结果表明，本专利技术提供的非富勒烯有机太阳能电池的能量转换效率为15.88～16.37％。
附图说明
[0026]图1为实施例1得到的富勒烯有机太阳能电池的结构示意图。
[0027]图2为实施例1和对比例1～2得到的太阳能电池的电流密度
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电压曲线；
[0028]图3为实施例2和3得到的太阳能电池的电流密度
‑
电压曲线；
[0029]图4为实施例1和对比例1、2得到的太阳能电池的外量子效率测试图；
[0030]图5为实施例1和对比例1～2得到的太阳能电池的稳定性测试图。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种非富勒烯有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0032]将多金属氧酸盐和分散剂混合，得到空穴传输层浆料；
[0033]在基底表面涂覆所述空穴传输层浆料后，进行UV处理，形成空穴传输层；
[0034]在所述空穴传输层表面涂覆活化层浆料，形成活化层；所述活化层浆料中不包括富勒烯；
[0035]在所述活化层表面依次层叠沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非富勒烯有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多金属氧酸盐和分散剂混合，得到空穴传输层浆料；在基底表面涂覆所述空穴传输层浆料后，进行UV处理，形成空穴传输层；在所述空穴传输层表面涂覆活化层浆料，形成活化层；所述活化层浆料中不包括富勒烯；在所述活化层表面依次层叠沉积电子传输层和电极层，得到所述非富勒烯有机太阳能电池。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层浆料中多金属氧酸盐的浓度为5～15mg/mL。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述多金属氧酸盐包括Keggin型杂多金属氧酸盐、Dawson型杂多金属氧酸盐、Anderson型杂多金属氧酸盐和Lindqvist型同多金属氧酸盐中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Keggin型杂多金属氧酸盐的阴离子为[XM
12
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]
n
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，所述X为P、As、Si、Ge、Al、B、Co、Zn或Ni，所述M为W、Mo、V、Nb或Ta，所述n为3～17；所述Keggin型杂多金属氧酸盐的阳离子为铵根离子、钠离子或钾离子；所述Dawson型杂多金属氧酸盐的阴离子为[X2M
18
O
62
]
n
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，所述X为P、As、Si或Ge，所述M为W或Mo，所述n为6～8；所述Dawson型杂多金属氧酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈果，曲明镐，李耀召，刘飞扬，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：