一种二维固体添加剂在有机光伏器件中的应用

本发明涉及有机光电材料，具体涉及一种二维固体添加剂在有机光伏器件中的应用。

背景技术：

1、有机光伏(opv)作为一种新型能源，由于其轻量、无毒且柔韧性优异受到广泛关注。在过去的二十年时间里，opv在器件工程，新材料研究等方面取得了大量进展，其光电转化效率(pce)持续提升，但是器件活性层形貌调控仍然面临较大的挑战，优化活性层形貌可以有效提升激子产生效率、抑制载流子复合、有效提升载流子迁移率，大大优化器件效率。

2、cdps作为过渡金属磷三硫化物，具有良好的层状结构和较好的物理电学、光学性质，通过离子插层、交换法制备的cd0.85ps3li0.3具有良好二维结构的同时，也具有超快的离子传输速率，这对于离子型晶体管、质子型晶体管而言，具有极大的潜力。除此之外，cd0.85ps3li0.3可以进一步进行离子交换插层，通过插入h和对cd空位缺陷的调控，能够在质子传输上具有极大的应用前景，制备的cd0.85ps3li0.3其质子传输率也高于商业应用材料，通过优化其制备流程进一步提高其稳定性和降低成本，具有较大的商业前景。

3、然而，并未有将cd0.85ps3li0.3应用于有机光伏器件中的相关报道。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种二维固体添加剂在有机光伏器件中的应用。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种二维固体添加剂在提高有机光伏器件光电转化率中的应用，所述二维固体添加剂为cd0.85ps3li0.3。

4、本发明的第二方面，提供一种有机光伏器件，所述有机光伏器件自下而上依次包括：基层、空穴传输层、活性层、阴极界面层和阴极；所述活性层中添加有二位固体添加剂cd0.85ps3li0.3。

5、优选的，所述基层的材料为氧化铟锡导电玻璃，所述空穴传输层的材料为pedot:pss，所述阴极界面层的材料为pfn-br。

6、本发明的第三方面，提供上述有机光伏器件的制备方法，包括如下步骤：

7、(1)在基层的表面旋涂空穴传输层的材料，得到厚度为30-50nm的空穴传输层；

8、(2)将含有cd0.85ps3li0.3的活性层溶液旋涂在步骤(1)中的空穴传输层表面，退火，形成厚度为90-110nm的活性层；

9、(3)在步骤(2)制得的活性层表面旋涂阴极界面层的材料，形成厚度为4-6nm的阴极界面层；

10、(4)在真空、压力＜1×10-4pa的条件下，在阴极界面层上蒸镀ag作为阴极，所述阴极的厚度为90-110nm。

11、优选的，所述含有cd0.85ps3li0.3的活性层溶液的配置方法为：

12、将pbdb-t和n2200混合均匀，得第一混合物；将二苄基醚与2-甲基呋喃混匀，形成第一混合液，将第一混合物溶于第一混合液中得到pbdb-t:n22000溶液；将cd0.85ps3li0.3冷冻干燥后，溶于氯仿溶液中得到cd0.85ps3li0.3溶液，最后将cd0.85ps3li0.3溶液加入得到pbdb-t:n22000溶液中，制得pbdb-t:n2200:cd0.85ps3li0.3溶液。

13、优选的，所述第一混合物中pbdb-t与n2200的重量比为2:1，第一混合液中二苄基醚与2-甲基呋喃的体积比为1:100，第一混合物与第二混合液的重量比为2：1。

14、优选的，所述cd0.85ps3li0.3与pbdb-t:n22000的重量比为(0.125-0.375)：(99.625-99.875)。

15、优选的，步骤(1)中的旋涂方法为：将氧化铟锡导电玻璃进行表面预处理后，在1000-1500rpm，1-2min的条件下将pedot:pss溶液旋涂在氧化铟锡导电玻璃表面，然后于150℃下退火15min，形成空穴传输层。

16、优选的，步骤(2)中旋涂的条件为：转速为800-1200r/min，旋涂时间为1min，退火的条件为：70-90℃，10-15min。

17、优选的，步骤(3)中旋涂的条件为：转速为1800-2200r/min，旋涂时间为30s。

18、本发明的有益效果：

19、(1)本发明通过在活性层中引入一种二维材料cd0.85ps3li0.3，使得光伏器件形貌得到显著优化，明显降低了材料的自聚集现象。

20、(2)在有机光伏器件引入一定量的cd0.85ps3li0.3能够提升有机光伏器件的光电转化效率，提高器件的光电器件效率等性能。

技术特征：

1.一种二维固体添加剂在有机光伏器件中的应用，其特征在于，所述二维固体添加剂为cd0.85ps3li0.3。

2.一种有机光伏器件，其特征在于，所述有机光伏器件自下而上依次包括：基层、空穴传输层、活性层、阴极界面层和阴极；所述活性层中添加有二位固体添加剂cd0.85ps3li0.3。

3.根据权利要求2所述的一种有机光伏器件，其特征在于，所述基层的材料为氧化铟锡导电玻璃，所述空穴传输层的材料为pedot:pss，所述阴极界面层的材料为pfn-br。

4.一种权利要求2或3任意一项所述的有机光伏器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含有cd0.85ps3li0.3的活性层溶液的配置方法为：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合物中pbdb-t与n2200的重量比为2:1，第一混合液中二苄基醚与2-甲基呋喃的体积比为1:100，第一混合物与第二混合液的重量比为2：1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述cd0.85ps3li0.3与pbdb-t:n22000的重量比为(0.125-0.375)：(99.625-99.875)。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的旋涂方法为：将氧化铟锡导电玻璃进行表面预处理后，在1000-1500rpm，1-2min的条件下将pedot:pss溶液旋涂在氧化铟锡导电玻璃表面，然后于150℃下退火15min，形成空穴传输层。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中旋涂的条件为：转速为800-1200r/min，旋涂时间为1min，退火的条件为：70-90℃，10-15min。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中旋涂的条件为：转速为1800-2200r/min，旋涂时间为30s。

技术总结
本发明公开了一种二维固体添加剂在有机光伏器件中的应用，属于有机光电材料技术领域。本发明通过在活性层中引入一种二维材料Cd0.85PS3Li0.3制备有机光伏器件，有机光伏器件的制备方法包括如下步骤：在基层的表面旋涂空穴传输层的材料，退火，得到空穴传输层；将含有Cd0.85PS3Li0.3的活性层溶液旋涂在空穴传输层表面，退火，形成活性层；在活性层表面旋涂阴极界面层的材料，形成阴极界面层；蒸镀Ag作为阴极。本发明通过在活性层中引入一种二维材料Cd0.85PS3Li0.3，使得光伏器件形貌得到显著优化，明显降低了材料的自聚集现象。同时在有机光伏器件引入一定量的Cd0.85PS3Li0.3也够提升有机光伏器件的光电转化效率，提高器件的光电器件效率等性能。

技术研发人员：李振业,佘罗斌,康晓民
受保护的技术使用者：南华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15