【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新材料及光伏电池，具体涉及一种提高光活性层稳定性的方法及有机光伏器件。
技术介绍
1、全世界能源需求的大幅增长，造成了严重的环境污染和能源短缺问题。化石燃料的大量使用加剧了温室效应，导致全球气候恶化并引发自然灾害。基于这些现状，各国研究人员不得不将视线聚焦于风能、水能、太阳能等可再生能源的开发和利用上。作为化石燃料的替代品，可再生能源具有极大的潜力，也是当今的研究重点。
2、有机光伏器件作为一种经济上可行的可再生能源，因其独特的优势而日益受到研究界的广泛关注。经过近十几年的稳步发展，目前有机太阳能电池的最高能量转换效率已超过20％。与无机硅太阳能电池相比，有机太阳能电池的优势更加明显，主要体现在：原材料来源更加广泛且成本较低，原材料的分子结构可修饰性强、功能可调控、成膜性较好，能够制备柔性电子器件，加工工艺简单、可大面积制备等。有机太阳能电池虽然有很多优点，但是也存在一些问题，其中较为突出的问题就是稳定性差，难以满足商业化需求。
3、过去数十年间，为了提升有机光伏电池的竞争力，满足市场对不同有机光伏电池产品的预期水平，大部分研发工作聚焦于设计结构、功能新颖的高分子材料，并试图通过三元或叠层策略实现光电效率的突破，这就导致很少有人关注光伏电池器件的稳定性问题。分析可知光伏电池器件的稳定性主要受到光照、水氧、加热、机械应力、电极扩散等因素的制约。空气中的水分子和氧气会破坏电极和界面层，造成严重的化学和物理降解。氧气会与光活性层分子发生氧掺杂反应，造成电子低势阱密度，最终严重损坏器件的开路电压和填
4、综上可知，寻求具有普适性提升有机光伏电池器件稳定性的方法迫在眉睫。检索发现，许多科研人员为了提高光活性层及相应器件的性能做了大量探索，例如中国专利cn106784341a在氮气或氩气等惰性保护气体下对钙钛矿活性层进行微波退火处理，中国专利cn105977388b在常温常压下采取溶剂退火与热退火相结合的方式处理聚合物太阳能电池的活性层，中国专利cn114744127a采用低沸点的溶剂蒸汽对有机太阳能电池的活性层进行溶剂退火处理，中国专利cn111883662b采用高温旋转退火工艺处理有机太阳能电池的活性层。分析可知，现有的这些技术方案都较为复杂，更重要的是都不涉及光活性层形貌稳定性、光稳定性的双重提升或改善。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于解决现有技术中普遍存在的有机光伏电池器件稳定性差问题，创造性的采用低压退火方式处理器件的光活性层，降低其自由体积，从而提升了光活性层的形貌稳定性、光稳定性，再配合一系列制备方法的优化，最终提升了器件的整体稳定性。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
2、一种提高光活性层稳定性的方法，包括：利用给体材料、受体材料、添加剂配制浆料，利用所述浆料制备膜层，在低压环境中对制得的膜层进行退火处理，最终得到稳定性优异的光活性层薄膜。
3、具体的，所述给体材料选自pm6、d18中的至少一种，其化学结构式如下所示：
4、
5、具体的，所述受体材料选自l8-bo、it-4f、btp-4cl-c9-20中的至少一种，其化学结构式如下所示：
6、
7、具体的，所述添加剂为dio，其结构化学式如下所示：
8、
9、具体的，配制浆料所使用的溶剂为氯仿或氯苯。
10、具体的，浆料中给体材料与受体材料的质量比为1:1-1.5，添加剂的加入量相当于给体、受体、溶剂三者体积之和的0.2％-0.5％。
11、具体的，所述浆料中受体材料的浓度为10-18g/l。
12、具体的，采用旋涂、刮涂或浸泡等方式在基底上制备膜层，然后将基底置于热台上进行低压退火处理。
13、具体的，所述低压环境具体为-100kpa至-10000kpa的氮气保护气氛。
14、具体的，低压退火处理的退火温度为80-150℃，在该温度下的保温时间不超过20min，操作时先将热台预热至退火温度再放上基底。
15、具体的，制得的光活性层薄膜的厚度为70-100nm。
16、与此同时，本专利技术还提供一种按照上述方法制得的光活性层。
17、作为第三方面，本专利技术还提供一种包含上述光活性层的有机光伏器件，其包括依次排列的基底、空穴传输层、光活性层、电子传输层、金属电极。
18、具体的，所述基底为透明导电氧化铟锡基底。
19、具体的，所述空穴传输层为moo3，其制备方法如下：在高真空环境下通过掩膜版蒸镀的方式，在基底上形成厚度为8-12nm的空穴传输层。
20、具体的，所述电子传输层为富勒烯/bcp双层结构，并且富勒烯和bcp的厚度均为8-12nm。该电子传输层的制备方法如下：首先在高真空环境下通过掩膜版将富勒烯蒸镀至光活性层上，接着采用同样的方法将bcp蒸镀至富勒烯上。富勒烯和bcp的化学结构式如下所示：
21、
22、具体的，所述金属电极为ag，其厚度为80-120nm。该金属电极通过真空蒸镀的方式形成于电子传输层上。
23、本专利技术中低压热处理的作用机理主要包括以下几点：①在低压热处理过程中，薄膜中的有机分子能够进行分子热运动(即自组装)，提高了活性层的分子有序性，从而提高了有机太阳能电池的光电性能。②低压热处理可以除去残留在光活性层中的溶剂和添加剂，提升了薄膜层及整个器件的光稳定性。③低压热处理还可以降低活性层的自由体积，提前进行成膜后的薄膜松弛行为，从而提高活性层的形貌稳定性。综上所述，低压热处理从多个层面协同提升了活性层的形貌稳定性与光稳定性。
24、本专利技术通过低压热处理显著提高了光活性层的稳定性，进而提高了有机光伏器件的稳定性和综合性能，与现有同类技术相比，该方案具有以下优点：(1)原材料成本较低且制备方法简单，适用于产业化发展；(2)可用于多种活性层材料体系，具有较好的普适性；(3)有机光伏器件的各个功能层全部通过蒸镀形成，可大面积制备，同样有利于产业化。
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1.一种提高光活性层稳定性的方法，其特征在于该方法包括：以给体材料、受体材料、添加剂为原料配制浆料，利用所述浆料制备膜层，在低压环境中对制得的膜层进行退火处理，得到稳定的光活性层薄膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述给体材料选自PM6、D18中的至少一种，所述受体材料选自L8-BO、IT-4F、BTP-4Cl-C9-20中的至少一种，所述添加剂为DIO，配制浆料所使用的溶剂为氯仿或氯苯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：浆料中给体材料与受体材料的质量比为1:1-1.5，添加剂的加入量相当于给体、受体、溶剂三者体积之和的0.2％-0.5％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：采用旋涂、刮涂或浸泡的方式在基底上制备膜层，然后将基底置于热台上进行低压退火处理。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述低压环境具体为-100kPa至-10000kPa的氮气保护气氛。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：退火温度为80-150℃，保温时间不超过20min，操作时将热台预热至退火温度后再放上基底。
7.一种具有良好形貌稳定性和光稳定性的光活性层，其特征在于：该光活性层按照权利要求1-6中的任意一种方法制备得到，其厚度为70-100nm。
8.基于权利要求7所述光活性层的有机光伏器件，其特征在于：该有机光伏器件包括依次排列的基底、空穴传输层、光活性层、电子传输层、金属电极。
9.如权利要求8所述的有机光伏器件，其特征在于：所述基底具体为透明导电氧化铟锡基底，所述空穴传输层具体为MoO3，所述电子传输层为富勒烯/BCP双层结构并且富勒烯靠近空穴传输层，所述金属电极具体为Ag。
10.如权利要求9所述的有机光伏器件，其特征在于：空穴传输层的厚度为8-12nm，电子传输层中的富勒烯、BCP的厚度均为8-12nm，金属电极的厚度为80-120nm。
...【技术特征摘要】
1.一种提高光活性层稳定性的方法，其特征在于该方法包括：以给体材料、受体材料、添加剂为原料配制浆料，利用所述浆料制备膜层，在低压环境中对制得的膜层进行退火处理，得到稳定的光活性层薄膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述给体材料选自pm6、d18中的至少一种，所述受体材料选自l8-bo、it-4f、btp-4cl-c9-20中的至少一种，所述添加剂为dio，配制浆料所使用的溶剂为氯仿或氯苯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：浆料中给体材料与受体材料的质量比为1:1-1.5，添加剂的加入量相当于给体、受体、溶剂三者体积之和的0.2％-0.5％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：采用旋涂、刮涂或浸泡的方式在基底上制备膜层，然后将基底置于热台上进行低压退火处理。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述低压环境具体为-100kpa至-10000kpa的氮气保护气氛。...
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