【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏器件，具体涉及一种有机光电器件结构及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着有机光伏（opv）、有机发光二极管（oled）、有机薄膜晶体管（otft）、印刷无线射频识别（rfid）等柔性电子技术的蓬勃发展，有机电子技术正迎来一场技术性的变革。柔性电子技术在诸多领域有着广阔的应用前景，但器件的寿命却是阻碍其发展的最大挑战之一。
2、以有机光伏为例，有机光伏是一种利用有机分子或聚合物来转换光能为电能的技术。与传统的硅基太阳能电池相比，有机光伏可以制备成薄膜形式，使其具备柔性和轻量化的特点，适合应用于可弯曲表面或需要轻量材料的场合。有机光伏薄膜可以设计成半透明，适合用于窗户、建筑外墙等需要透光性的场合。利用印刷技术等低成本制造工艺，有机光伏薄膜可以大规模生产，降低制造成本。目前有机光伏的能量转换效率在稳步提升，一些公司和研究机构已经在开发有机光伏技术上取得了商业化进展，但稳定性问题仍然是一个挑战，需要进一步的研究来延长使用寿命。
3、影响有机光伏电池工作稳定性的因素主要包括环境中水氧侵蚀、机械应力破坏、紫外及可见光辐照引起的光诱导降解，以及高温条件下的性能衰减。尽管水氧以及紫外照射导致的降解都可以通过封装来降低或者消除，但器件在工作过程中由于持续光照造成的热量积累，以及封装过程中需要进行的高温处理，都会使器件性能衰减。因此提升有机太阳能电池的热稳定性是实现电池长期高效运行及实现电池商业化利用的关键问题之一。
4、有机光伏电池通常分为正置结构和倒置结构。在正置结构的器件中，通常使用pe
技术实现思路
1、为解决上述全部或者部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种有机光电器件结构，包括空穴传输层、光活性层和电子传输层，并还包括：
3、第一界面结构层，其设置在空穴传输层和光活性层之间，并包含高电离能材料，所述高电离能材料的电离能比光活性层所含的光活性材料的电离能高0.3 ev以上；
4、第二界面结构层，其设置在光活性层和电子传输层之间，并包含小分子自组装材料，所述小分子自组装材料具有含n的杂环结构。
5、经本专利技术系统研究表明，倒置结构器件有机光电转换器件的性能衰减与空穴传输层的反应和扩散有关。在加热过程中，空穴传输层材料会在界面处与光活性层材料发生破坏性反应，导致空穴传输层材料阻挡电子能力下降，无法与活性层材料形成良好的欧姆接触；以及，在制备器件的热蒸发过程中或者长期高温工作条件下，空穴传输层材料也会扩散至光活性层与电子传输层界面，造成活性层与电子传输层无法形成良好的欧姆接触，以上两方面共同导致了有机光伏电池器件长期热稳定性较差。
6、本专利技术采用高电离能材料修饰空穴传输层与光活性层界面，同时采用小分子自组装材料修饰电子传输层与光活性层界面，可以协同提升有机光电转换器件的热稳定性，使其满足商业化需求。其中，高电离能材料不仅可以保护空穴传输层与光活性层界面的欧姆接触，而且还可以有效降低界面处空穴传输层材料与光活性层之间的反应，并且高电离能材料的特性也使其在加热后仍然与光活性层保持欧姆接触。小分子自组装材料不但可以阻挡扩散的空穴传输层材料与电子传输层材料接触从而维持良好的欧姆接触，而且其中与n相连的活性h可以形成氢键增加分子间作用力，使形成的第二界面结构层结构更稳定，当与n相连的h原子脱落后，n可以吸附在电子传输层形成的氧空位上，增加第二界面结构层与电子传输层材料间的分子间作用力，保证在加热过程中第二界面结构层材料不易扩散。
7、在部分实施例中，所述第一界面结构层相对的两个表面分别与空穴传输层和光活性层接触，所述第二界面结构层相对的两个表面分别与电子传输层和光活性层接触。
8、在部分实施例中，所述高电离能材料包括4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺（tcta，电离能5.8 ev）、2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈（4czipn，电离能6.1 ev）或4,4''-二(三苯基硅烷基)-p-三苯基（bst，电离能7.0 ev）中的一种或者多种的组合。
9、在部分实施例中，所述光活性材料的电离能小于5.5ev，例如包括pm6(pbdb-t-2f)和/或l8-bo。目前大部分的光活性材料的电离能小于5.5ev，这些光活性层材料与上述的高电离能材料的电离能匹配合适。若所述光活性层具有多种光活性材料，则所述高电离能材料的电离能比其中电离能最高的光活性材料的电离能高0.3 ev以上。
10、在部分实施例中，所述小分子自组装材料的分子量为400以下。小分子自主装材料的分子量小，其分子间作用力可以推动整个分子移动进而自组装，而高分子的聚合物过重且有链节缠绕，一般只会部分移动而不会整体移动。
11、在部分实施例中，所述小分子自组装材料包括具有咪唑基团的化合物、具有吡咯基团的化合物、具有咔唑基团的化合物中的一种或者多种的组合。
12、在部分实施例中，所述小分子自组装材料包括苯并三氮唑（bta）、甲基苯并三氮唑（tta）或者5-羟基苯并吡咯中的一种或者多种的组合。这些小分子自组装材料不但能够有效阻挡扩散的空穴传输层材料，而且与电子传输层之间具有较强的分子间作用力，能够保证其在加热过程中不易扩散，并且还具有自组装能力，能够自组装形成在光活性层和电子传输层界面。
13、在部分实施例中，所述空穴传输层包括过渡金属氧化物。
14、在部分实施例中，所述过渡金属氧化物包括氧化钼、五氧化二钒或氧化钨中的一种或者多种的组合，但不限于此。
15、在部分实施例中，所述电子传输层包括氧化锌，但不限于此。
16、在部分实施例中，所述空穴传输层、第一界面结构层和活性层的厚度比为80~200：35~100：800~1500。若第一界面结构层过薄，会导致无法得到较好的热稳定性能；若第一界面结构层过厚，会导致初始效率严重下降。
17、在部分实施例中，所述电子传输层、第二界面结构层和活性层的厚度比为80~200：135~145：800~1500。若第二界面结构层过薄，会导致无法得到较好的热稳定性能；若第二界面结构层过厚，会导致初始效率有所下降。
18、在部分实施例中，所述空穴传输层的厚度为80~200å，所述第一界面结构层的厚度为35~100å，所述活性层的厚度为800~1500å，所述第二界面结构层的厚度为135~145å，所述电子传输层的厚度为80~200å。
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【技术保护点】
1.一种有机光电器件结构，包括空穴传输层、光活性层和电子传输层，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述高电离能材料包括4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺、2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈或4,4''-二(三苯基硅烷基)-P-三苯基中的一种或者多种的组合；
3.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述小分子自组装材料的分子量为400以下；
4.根据权利要求3所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述小分子自组装材料包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或5-羟基苯并吡咯中的一种或者多种的组合。
5.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述空穴传输层包括过渡金属氧化物。
6.根据权利要求5所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述过渡金属氧化物包括氧化钼、五氧化二钒或氧化钨中的一种或者多种的组合。
7.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述电子传输层包括氧化锌。
8.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在
9.一种有机光电器件结构的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述在所述电子传输层和光活性层之间形成第二界面结构层具体包括：
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，具体包括：至少采用蒸镀的方法在所述活性层上形成第一界面结构层，所述蒸镀的真空度为1×10-4-9×10-4Pa，速度为0.1-0.5Å/s。
12.一种有机光电转换器件，其特征在于：包括第一电极和第二电极，以及在所述第一电极和第二电极之间设置有权利要求1-8任一项所述的有机光电器件结构。
13.根据权利要求12所述的有机光电转化器件，其特征在于：所述有机光电转化器件为倒置结构；
14.一种有机光电转换器件的制备方法，其特征在于，包括：
15.一种光伏系统，其特征在于，包括权利要求12或13任一项所述的有机光电转换器件。
...【技术特征摘要】
1.一种有机光电器件结构，包括空穴传输层、光活性层和电子传输层，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述高电离能材料包括4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺、2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈或4,4''-二(三苯基硅烷基)-p-三苯基中的一种或者多种的组合；
3.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述小分子自组装材料的分子量为400以下；
4.根据权利要求3所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述小分子自组装材料包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑或5-羟基苯并吡咯中的一种或者多种的组合。
5.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述空穴传输层包括过渡金属氧化物。
6.根据权利要求5所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述过渡金属氧化物包括氧化钼、五氧化二钒或氧化钨中的一种或者多种的组合。
7.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述电子传输层包括氧化锌。
8.根据权利要求1所述的有机光电器件结构，其特征在于：所述空穴传输层...
【专利技术属性】
技术研发人员：席乾，武娜，秦健，李博涵，马昌期，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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