一种准平面异质结活性层、有机光伏电池的制备方法

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种准平面异质结活性层、有机光伏电池的制备方法。

背景技术：

1、有机光伏电池因具有成本低、重量轻、柔性、半透明、可溶液法制造等优势，可实现高产量和低成本的卷对卷印刷技术，适合集成到建筑及电子设备中。有机光伏电池的光电转换过程在光敏活性层中进行，有机光敏活性层主要有体异质结与准平面异质结两种结构。研究表明，对于基于非富勒烯受体的有机光伏电池，通过逐层沉积获得的准平面异质结活性层在激子解离与复合、器件寿命、薄膜形貌等方面均优于体异质结。逐层沉积有机光敏活性层通常采用旋涂法、刮涂法或狭缝涂布法，这些方法都是连续相溶液制备方法，需要先将大量溶液滴注在基板上，再通过旋转或拖动的方式使溶液均匀分布成膜。因此，沉积第二层活性材料时容易将第一层材料冲刷掉一部分，会造成薄膜厚度不均匀、浪费材料，两层活性材料间融合程度难以控制，并且不适用于在曲面基底或带有切口的剪纸基底上共形成膜。

2、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种准平面异质结活性层、有机光伏电池的制备方法，旨在解决现有逐层沉积有机光敏活性层的方法存在准平面异质结薄膜内给体和受体材料分布不均匀、材料浪费以及两层活性材料间融合程度难以控制的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种准平面异质结活性层的制备方法，其中，包括步骤：

4、采用静电喷雾的方法在基底上沉积第一层；

5、采用静电喷雾的方法在所述第一层上沉积第二层，得到准平面异质结活性层；

6、其中，所述第一层为给体层，所述第二层为受体层；或者，所述第一层为受体层，所述第二层为给体层。

7、可选地，所述采用静电喷雾的方法在基底上沉积第一层的步骤，具体包括：

8、将第一层材料溶液加入静电喷雾装置中，通过所述静电喷雾装置将所述第一层材料溶液喷雾至基底上，进行干燥，得到所述第一层。

9、进一步可选地，所述采用静电喷雾的方法在基底上沉积第一层的工艺参数：所述第一层材料溶液静电喷雾的流量为10～40μl/min，所述基底的温度为0～25℃，所述第一层材料溶液静电喷雾的时间为15～60s。

10、进一步可选地，通过所述静电喷雾装置将所述第一层材料溶液以圆形雾斑模式喷雾至所述基底上；

11、或者，所述静电喷雾装置为设置有四电极的静电喷雾装置，通过所述四电极的静电喷雾装置将所述第一层材料溶液以长条形雾斑模式喷雾至所述基底上。

12、可选地，所述采用静电喷雾的方法在所述第一层上沉积第二层的步骤，具体包括：将第二层材料溶液加入静电喷雾装置中，通过所述静电喷雾装置将所述第二层材料溶液喷雾至所述第一层上，进行干燥，得到所述第二层。

13、进一步可选地，所述静电喷雾装置的工作参数：所述第二层材料溶液静电喷雾的流量为10～25μl/min，所述基底的温度为25～80℃，所述第二层材料溶液静电喷雾的时间为40～150s。

14、进一步可选地，通过所述静电喷雾装置将所述第二层材料溶液以圆形雾斑模式喷雾至所述第一层上；

15、或者，所述静电喷雾装置为设置有四电极的静电喷雾装置，通过所述四电极的静电喷雾装置将所述第二层材料溶液以长条形雾斑模式喷雾至所述第一层上。

16、进一步可选地，所述第二层材料溶液所采用的溶剂为氯仿、氯苯、甲苯、邻二甲苯中的一种或多种。

17、可选地，所述给体层的材料选自pm6、ptq10、d18、d18-cl中的一种或多种；

18、所述受体层的材料选自y6-bo、y6、btp-ec9、n3中的一种或多种。

19、一种有机光伏电池的制备方法，其中，包括步骤：

20、提供表面具有第一电极的基底；

21、在所述第一电极上制备第一功能层；

22、采用本发明所述的方法在所述第一功能层上制备准平面异质结活性层；

23、在所述准平面异质结活性层上制备第二功能层；

24、在所述第二功能层上制备第二电极，得到有机光伏电池。

25、可选地，所述第一电极为阳极，所述第一功能层为空穴传输层，所述第二功能层为电子传输层，所述第二电极为阴极，所述给体层与所述空穴传输层贴合设置，所述受体层与所述电子传输层贴合设置；

26、或者，所述第一电极为阴极，所述第一功能层为电子传输层，所述第二功能层为空穴传输层，所述第二电极为阳极，所述给体层与所述空穴传输层贴合设置，所述受体层与所述电子传输层贴合设置。

27、有益效果：静电喷雾法是一种液滴沉积方法，直径均匀的单分散液滴沉积在基底上，通过液滴之间的堆叠与融合形成薄膜。本发明采用静电喷雾法逐层沉积制备准平面异质结具有如下优点：沉积上层给体/受体时不会冲刷掉底层受体/给体，材料利用率高，通过调整第二层沉积时的基板温度与喷雾流量，可调节和控制给体层与受体层之间的融合情况；对基底形状适应度高，可于弯曲、有切口的柔性基底上共形成膜；所制备的准平面异质结有机光伏电池在性能上优于静电喷雾体异质结有机光伏电池；静电喷雾技术与工业化卷对卷加工兼容。

技术特征：

1.一种准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，所述采用静电喷雾的方法在基底上沉积第一层的步骤，具体包括：

3.根据权利要求2所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，所述采用静电喷雾的方法在基底上沉积第一层的工艺参数：所述第一层材料溶液静电喷雾的流量为10～40μl/min，所述基底的温度为0～25℃，所述第一层材料溶液静电喷雾的时间为15～60s。

4.根据权利要求2所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，通过所述静电喷雾装置将所述第一层材料溶液以圆形雾斑模式喷雾至所述基底上；

5.根据权利要求1所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，所述采用静电喷雾的方法在所述第一层上沉积第二层的步骤，具体包括：将第二层材料溶液加入静电喷雾装置中，通过所述静电喷雾装置将所述第二层材料溶液喷雾至所述第一层上，进行干燥，得到所述第二层。

6.根据权利要求5所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，所述采用静电喷雾的方法在所述第一层上沉积第二层的工艺参数：所述第二层材料溶液静电喷雾的流量为10～25μl/min，所述基底的温度为25～80℃，所述第二层材料溶液静电喷雾的时间为40～150s；

7.根据权利要求5所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，通过所述静电喷雾装置将所述第二层材料溶液以圆形雾斑模式喷雾至所述第一层上；

8.根据权利要求1所述的准平面异质结活性层的制备方法，其特征在于，所述给体层的材料选自pm6、ptq10、d18、d18-cl中的一种或多种；

9.一种有机光伏电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：

10.根据权利要求9所述的有机光伏电池的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开一种准平面异质结活性层、有机光伏电池的制备方法。该准平面异质结活性层的制备方法包括：采用静电喷雾的方法在基底上沉积第一层；采用静电喷雾的方法在第一层上沉积第二层，得到准平面异质结活性层；其中，第一层为给体层，第二层为受体层；或者，第一层为受体层，第二层为给体层。本发明该方法制备准平面异质结具有如下优点：沉积上层给体/受体时不会冲刷掉底层受体/给体、材料利用率高；通过调整第二层沉积时的基板温度与喷雾流量，可调节和控制给体层与受体层之间的融合情况；对基底形状适应度高，可于弯曲、有切口的柔性基底上共形成膜；所制备的准平面异质结有机光伏电池在性能上优于静电喷雾体异质结有机光伏电池。

技术研发人员：邓巍巍,赵新彦,常敬榆
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14