倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件，特別設(shè)及應(yīng)用 于倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏電池，即將給體、受體材料共混形成具有納米尺寸相分離的 互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相比于平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏電池，此類結(jié)構(gòu)的電池更加有效地進(jìn)行電荷分 離和傳輸?？刂平o、受體材料共混層的形貌，形成合適的相分離尺寸，是獲得高效率有機(jī)光 伏電池的關(guān)鍵。
[0003] 另一方面，為了得到高效率有機(jī)光伏電池，一般要求給體、受體材料，具有較高的 空穴、電子遷移率，寬譜帶吸收，W及合適的最高占有分子軌道（HOMO)、最低未占分子軌道 (LUMO)能級(jí)等。
[0004] 然而，高遷移率有機(jī)給體、受體材料，通常特別容易聚集或結(jié)晶。為了得到高光電 轉(zhuǎn)換效率，在有機(jī)光伏器件活性層中，滲雜高沸點(diǎn)溶劑添加劑，例如，1，8-二艦辛燒值10)， 或進(jìn)行溶劑蒸汽退火，是調(diào)控活性層形貌的常用手段。然而，溶劑退火時(shí)間需要較為精確的 控制，添加劑的滲雜量需嚴(yán)格控制并且較低（一般小于3% )，因此，為有機(jī)光伏電池器件的 制備帶來(lái)了不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種倒置結(jié)構(gòu)的溶 液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層，具有形貌易調(diào)節(jié)、避免使用高沸點(diǎn)溶劑 添加劑或溶劑蒸氣退火，拓寬光譜吸收范圍，保持高空穴遷移率，并保持良好的器件熱穩(wěn)定 性等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光 伏器件的活性層的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層，包括給體材料、 受體材料，所述給體材料由第一給體材料和第二給體材料組成；所述第一給體材料的空穴 遷移率大于10 4cm2yIs1;所述第二給體材料遷移率大于10 5cm2yIs1;所述第二給體材料的 聚集或結(jié)晶能力弱于第一給體材料，成膜能力不低于第一給體材料；所述第一給體材料和 第二給體材料的摩爾比例為95:5~70:30。
[0009] 所述第二給體材料為非晶態(tài)的給體材料。
[0010] 所述給體材料、受體材料的摩爾比例為1 : (0. 67~1. 5)。
[0011] 所述第一給體材料和第二給體材料均為含有剛性的稠環(huán)芳控，為W下結(jié)構(gòu)單元的 一種：
[0013] 其中，Ri~R7為碳數(shù)為I~18的烷基鏈，RS~R9為H，或者碳數(shù)為I~18的烷基 鏈，m、n的取值范圍為2~5。
[0014] 所述第一給體材料的結(jié)構(gòu)如下：
[0015]
[0016] 所述第二給體材料的結(jié)構(gòu)如下：
[0017]
[0018] 所述第一給體材料的結(jié)構(gòu)如下：
[0019]
12 所述第二給體材料的結(jié)構(gòu)如下： 2
[0022] 所述第一給體材料的結(jié)構(gòu)如下：
[0023]
[0024] 所述第二給體材料的結(jié)構(gòu)如下： 陽(yáng)0巧]
[00%] 所述的倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層的應(yīng)用，用 于制備倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件。
[0027] 所述溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件包括有機(jī)光電探測(cè)器、有機(jī)光導(dǎo)或 蒸鍛型本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏電池。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0029] (1)本發(fā)明的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層容易加工制備， 適合于實(shí)際應(yīng)用。
[0030] (2)采用本發(fā)明的活性層的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件，可拓寬光 譜吸收范圍，并保持高空穴遷移率。
[0031] (3)本發(fā)明的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層，在不使用添加 劑及溶劑退火的情況下，可W有效調(diào)控活性層形貌，有利于在倒裝器件有機(jī)光伏電池的實(shí) 際應(yīng)用。
[0032] (4)本發(fā)明的活性層及其倒裝有機(jī)光伏器件，具有高熱穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層的 吸收譜圖。
[0034] 圖2a、2b、2c為本發(fā)明的實(shí)施例的倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光 伏器件的活性層的空穴遷移率數(shù)據(jù)。
[0035] 圖3a、3b、3c為本發(fā)明的實(shí)施例的倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光 伏器件的活性層的AFM圖。
[0036] 圖4a、4b、4c為本發(fā)明的實(shí)施例的倒置結(jié)構(gòu)的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光 伏電池的電流密度-電壓曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 陽(yáng)0測(cè)實(shí)施例1
[0039] 本實(shí)施例的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層，包括給體材 料、受體材料，所述給體材料由第一給體材料和第二給體材料組成；其中第一給體材料為 DPPEZnP-T肥；第二給體材料為DPP燈BRi)2,DPP燈FNa)2或DPP(FNN-A)2。
[0040] 給體材料的結(jié)構(gòu)式如下：
[0041 ]
[0042] 對(duì)本實(shí)施例的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層進(jìn)行吸收光譜 測(cè)試、空穴遷移率測(cè)試、AFM測(cè)試及電流密度-電壓測(cè)試，具體如下： W43] 1、對(duì)本實(shí)施例的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層 值PPEZnP-T肥:DPP燈B化)2)及僅含一種給體材料值PPEZnP-T肥）、僅含一種給體材料 值PPUB化)2)的活性層進(jìn)行吸收光譜測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖可知，向DPPE化P-T肥中滲 雜DPP燈8化)2后，625-675nm范圍的光譜一定程度上獲得增強(qiáng)，表明吸收光譜確實(shí)被拓寬。 W44] 2、對(duì)本實(shí)施例的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層 值PPEZnP-T肥:DPP燈B化)2)及僅含一種給體材料值PPEZnP-T肥）、僅含一種給體材料 值PP(TB化)2)的活性層進(jìn)行空穴遷移率測(cè)試：
[0045] 首先將電阻為ISQsquare-I的氧化銅錫（ITO)導(dǎo)電玻璃片依次經(jīng)去離子水、丙 酬、洗涂劑、去離子水和異丙醇通過(guò)超聲清洗，每步各20min。在上述處理過(guò)的ITO玻璃基 片上，旋涂一層陽(yáng)D0T:PSS@a}rtronP4083,購(gòu)于BayerAG)薄膜，厚度約為40nm，120°C干 燥 20min。然后，在陽(yáng)DOT:PSS表面旋涂DP陽(yáng)SiP-T肥，DPPEZnP-T肥：DPP燈8化）2(4:In:n)， 或者DPPUB化)2的氯仿溶液，總濃度為20mgmL-1，轉(zhuǎn)速為1500巧m，100°C退火lOmin，厚度 約為140皿。在巧X10 4Pa的真空下，將蒸鍛Mo〇3(蒸鍛速率為化lA/s)，厚度為8皿。最 后，在巧X10 4Pa的真空下，蒸鍛金屬A1。器件的有效面積為0. 16cm2。除陽(yáng)DOT:PSS薄膜 的制備過(guò)程是在大氣環(huán)境中完成的，其余所有環(huán)節(jié)均在氮?dú)鈿夥盏氖痔紫鋬?nèi)完成。
[0046] 具體器件結(jié)構(gòu)如下：
[0047]器件I:IT0/P邸OT:PSS/DPPEZnP-T肥：DPP燈BRi)2/M0O3/AI
[0048]器件II:IT0/P邸OT:PSS/DPPEZnP-T肥/M0O3/AI
[0049]器件III:口0/陽(yáng)DOT:PSS/DPP燈BRi)2/M0O3/AI
[0050] 具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2a~圖2c，根據(jù)空間電荷限制電流法（S化C)，從電流密度-電 壓曲線計(jì)算出未共混前的兩種薄膜值PPEZnP-T肥和DPPUB化)2)的空穴遷移率分別為 1. 77*10 3畑八Is1和1. 08*10 4畑八Is1，而共混薄膜的空穴遷移率為9. 44*10 4cm2vIs1，表 明滲雜第二種給體后共混體系的空穴遷移率未明顯降低。 W51] 3、對(duì)本實(shí)施例的溶液加工本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)小分子光伏器件的活性層 值