本发明专利技术属于有机光电器件技术领域，具体涉及一种带有银纳米粒子复合空穴传输层的反型结构聚合物有机太阳能电池及其制备方法。是以ITO导电玻璃为阴极（1），以N型TiO2为阴极缓冲层（2），以聚合物为有源层（3），以MoO3/Ag纳米粒子/MoO3为阳极缓冲层（4），以Ag为阳极（5）。有源层（3）为给体材料P3HT与受体材料PCBM按照质量比1：0.8～1的混合，Ag纳米粒子的厚度为1～5nm。Ag纳米粒子通过局域表面等离子体作用以及反向散射增强作用，使有源层对太阳光的利用率提高，并且改善有源层和电极的界面接触性能，提高载流子向阳极的传输能力，进而提高了器件的短路电流密度和能量转化效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机光电器件
，具体涉及一种带有银纳米粒子复合空穴传输层的反型结构聚合物有机太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
太阳能是一种理想的新能源，清洁、干净、无污染，其储量巨大，取之不尽，用之不竭，充满了诱人的前景。将太阳能转换为电能是解决环境污染和能源危机的重要途径之一，聚合物太阳能电池是以有机半导体材料作为光电转换材料直接或间接将太阳能转变为电能的器件。聚合物太阳能电池具有以下优点成本较低、合成工艺简单、可大批量工业化生产等。近年来受到国内外科研工作者和商家的广泛关注，已成为清洁、可再生能源研究领域的一个热点。但是长期以来聚合物太阳能电池的效率一直很低，这是由于当光照射到有机体材料时，有机材料中通常不会形成自由载流子，而是形成激子(电子空穴对)。因此要提高聚合物材料中激子产生效率和空穴、电子分离的几率，提高载流子向电极的传输能力，从而提高聚合物太阳能电池的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用简单的工艺提供一种带有银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池以ITO导电玻璃为阴极，以N型宽禁带半导体打02为阴极缓冲层，以聚合物为有源层，以MoO3Ag纳米粒子/MoO3为阳极缓冲层，以Ag为阳极。MoO3Ag纳米粒子/MoO3阳极缓冲层中的Ag纳米粒子通过局域表面等离子体作用以及反向散射增强作用，使有源层对太阳光的利用率提高，并且改善有源层和电极的界面接触性能，提高载流子向阳极的传输能力，进而提高了器件的短路电流密度和能量转化效率。MoO3为半导体材料，在器件中起到阻挡电子传输空穴的作用，它的电导率直接影响空穴的收集效率。我们在MoO3层内掺入Ag纳米粒子，可以有效地提高MoO3层的电导率。聚合物为给体材料P3HT (Poly (3-hexylthiophene_2，5-diyl),聚 3 己基噻吩)与受体材料 PCBM ( -phenyl-C61_butyric acid methyl ester,富勒烯衍生物)按照 I :0.8 I的质量比进行混合。本专利技术所述的一种带有银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下I. ITO玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声30 50分钟，然后擦洗烘干，作为阴极I ;2.在室温下，将20 40ml乙醇、5 15ml去离子水和I 3ml浓度为0. 2 0.3mol/L的盐酸配成的混合溶液逐滴滴入到含有5 20ml钛酸四丁酯、40 80ml乙醇、3 IOml乙酰丙酮的溶液中，剧烈搅拌I 5小时，进而制得TiO2溶胶；将1102溶胶以1000 5000rpm的转速旋涂在阴极I上，然后放入马弗炉中，在450 500°C条件下烧结I.5 3小时，烧结后在阴极I得到N型TiO2 (Iic-TiO2)的阴极缓冲层2，厚度为20 40nm ；3.有源层是聚合物太阳能电池的吸光层，平整的有源层是获得高效率电池的基础，我们使用聚合物材料制备体异质结太阳能电池的有源层将给体材料P3HT (Poly (3-hexylthiophene-2, 5-diyl),聚 3 己基噻吩)与受体材料 PCBM ( -phenyl-C61-butyricacid methyl ester,富勒烯衍生物)按照I :0. 8 I的质量比进行混合,然后加入有机溶齐IK二氯苯、氯苯或甲苯等)中，磁力搅拌72 90小时，配置成均匀的浓度为10 20mg/mL的混合溶液；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层2上，旋涂速度为500 1500rpm，得到50 IOOnm厚的有源层3 ;最后对有源层3进行退火，退火温度为140°C 160°C，退火时间为0. 3 0. 5小时；4.通过真空蒸发的方法在有源层3上制备阳极缓冲层4 :在多源有机气相分子沉积系统中，在有源层3上蒸镀厚度为2. 5 5nm的MoO3,在MoO3上再蒸镀厚度为I 5nm的Ag,在Ag上再蒸镀厚度为2. 5 5nm的MoO3,从而形成MoO3Ag纳米粒子/MoO3复合的阳极缓冲层4 ；5.通过真空蒸发的方法在阳极缓冲层4上制备阳极在多源有机气相分子沉积系统中，在复合阳极缓冲层4上蒸镀厚度为80 120nm的Ag作为阳极5，从而制备完成本专利技术所述的一种带有银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池。本专利技术所制备的Ag纳米层尺寸比较均匀，MoO3Ag纳米粒子/MoO3阳极缓冲层起到了收集空穴阻挡电子的作用，改善有机层和电极的界面接触性能，降低器件的串联电阻；Ag纳米粒子的局域表面等离子体作用及光散射作用，增加了光线在电池中的光程，增强了器件的光吸收能力。与不加入Ag纳米粒子的器件相比，器件的短路电流密度、填充因子和能量转换效率都有所提高，详见表I。表I :阳极缓冲层为MoO3的对比器件与阳极缓冲MoO3Ag纳米粒子(l、3、5nm)/MoO3的器件在100mW/cm2和AM I. 5G的环境下的特征参数比较权利要求1.一种银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池，其特征在于是以ITO 导电玻璃为阴极(1)，以N型TiO2为阴极缓冲层(2)，以聚合物为有源层(3)，以Mo03/Ag纳米粒子/MoO3为阳极缓冲层(4)，以Ag为阳极(5)。2.如权利要求I所述的一种银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池，其特征在于阴极缓冲层(2)的厚度为20 40nm ;有源层(3)为给体材料P3HT与受体材料 PCBM按照质量比I :0. 8 I的混合，厚度为50 IOOnm ;阳极缓冲层(4)中MoO3的厚度为2.5 5nm, Ag纳米粒子的厚度为I 5nm ;阳极(5)的厚度为80 120nm。3.权利要求2所述的一种银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下1)ITO玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声30 50分钟，然后擦洗烘干，作为阴极(O;2)在室温下，将20 40ml乙醇、5 15ml去离子水和I 3ml浓度为O.2 O. 3mol/L 的盐酸配成的混合溶液逐滴滴入到含有5 20ml钛酸四丁酯、40 80ml乙醇、3 IOml乙酰丙酮的溶液中，剧烈搅拌I 5小时，进而制得TiO2溶胶；将TiO2溶胶以1000 5000rpm 的转速旋涂在阴极(I)上，然后放入马弗炉中，在450 500°C条件下烧结I. 5 3小时，烧结后在阴极(I)上得到N型TiO2阴极缓冲层(2)，厚度为20 40nm ；3)将给体材料P3HT与受体材料PCBM按照I:0. 8 I的质量比进行混合，然后加入有机溶剂中，磁力搅拌72 90小时,配置成均勻的浓度为10 20mg/mL的混合溶液；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层(2)上，旋涂速度为500 1500rpm，得到50 IOOnm厚的有源层(3);最后对有源层(3)进行退火，退火温度为140°C 160°C，退火时间为O. 3 O. 5小时；4)在有源层(3)上蒸镀厚度为2.5 5nm的MoO3,在MoO3上再蒸镀厚度为I 5nm的 Ag,在Ag上再蒸镀厚度为2. 5 5nm的MoO3,从而形成Mo03/Ag纳米粒子/MoO3复合阳极缓冲层(4)；5)在复合阳极缓冲层(4)上蒸镀厚度为80 120nm的Ag作为阳极(5)，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种银纳米粒子复合空穴传输层的反型聚合物太阳能电池，其特征在于：是以ITO导电玻璃为阴极（1），以N型TiO2为阴极缓冲层（2），以聚合物为有源层（3），以MoO3/Ag纳米粒子/MoO3为阳极缓冲层（4），以Ag为阳极（5）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩霞，沈亮，徐鹏，阮圣平，郭文滨，孟凡旭，贾旭，张晶晶，陆斌武，
申请(专利权)人：吉林大学，无锡海达安全玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：
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