洗后用氮气吹干；在透明导电阴极ΙΤ0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC61BM: Tetracene (40%:59.5%:0.5% )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，lOOmW/cm2)，测得器件的开路电压(Voc) = 0.56V,短路电流(Jsc) = 9.5mA/cm2，填充因子(FF) = 0.54，光电转换效率(PCE) = 2.87%。
[0035]实施例6:
[0036]对表面粗糙度小于lnm的由透明衬底层及透明导电阴极IT0所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；在透明导电阴极IT0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC61BM: Tetracene (40 %:58 %:2% )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，100mW/cm2)，测得器件的开路电压(VJ = 0.57V，短路电流(Jsc) = 8.9mA/cm2，填充因子(FF) = 0.56，光电转换效率(PCE) = 2.84%。
[0037]实施例7:
[0038]对表面粗糙度小于lnm的由透明衬底层及透明导电阴极IT0所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；在透明导电阴极IT0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC61BM:Tetracene (40 %:57 %:3 % )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，lOOmW/cm2)，测得器件的开路电压(Voc) = 0.56V，短路电流(Jsc) = 9.5mA/cm2，填充因子(FF) = 0.57，光电转换效率(PCE) = 3.03%。
[0039]实施例8:
[0040]对表面粗糙度小于lnm的由透明衬底层及透明导电阴极IT0所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；在透明导电阴极IT0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC71BM: Tetracene (40%:59.5%:0.5% )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，lOOmW/cm2)，测得器件的开路电压(Voc) = 0.58V，短路电流(Jsc) = 10.1mA/cm2，填充因子(FF) = 0.57，光电转换效率(PCE) = 3.34%。
[0041]实施例9:
[0042]对表面粗糙度小于lnm的由透明衬底层及透明导电阴极IT0所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；在透明导电阴极IT0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC71BM:Tetracene (40 %:59 %:1 % )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，lOOmW/cm2)，测得器件的开路电压(Voc) = 0.58V，短路电流(Jsc) = 10.4mA/cm2，填充因子(FF) = 0.56，光电转换效率(PCE) = 3.38%。
[0043]实施例10:
[0044]对表面粗糙度小于lnm的由透明衬底层及透明导电阴极IT0所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；在透明导电阴极IT0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC71BM: Tetracene (40 %:58 %:2% )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，lOOmW/cm2)，测得器件的开路电压(Voc) = 0.58V，短路电流(Jsc) = 10.3mA/cm2，填充因子(FF) = 0.59，光电转换效率(PCE) = 3.52%。
[0045]实施例11:
[0046]对表面粗糙度小于lnm的由透明衬底层及透明导电阴极IT0所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；在透明导电阴极IT0表面旋转涂覆Zn0(5000rpm，40s, 15nm)制备阴极缓冲层，并将所形成的薄膜进行热退火(200°C，60min);在阴极缓冲层上采用旋涂制备 P3HT:PC71BM:Tetracene (38 %:57 %:5% )光活性层(lOOOrpm, 25s, 220nm),并进行热退火(140°C , 5min);在光活性层表面旋转涂覆PED0T:PSS溶液制备阳极缓冲层(3000rpm, 60s, 30nm)，并进行热退火(150°C , 5min);在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极Ag(lOOnm)。在标准测试条件下(AM 1.5，lOOmW/cm2)，测得器件的开路电压(Voc) = 0.58V，短路电流(Jsc) = 10.0mA/cm2，填充因子(FF) = 0.58，光电转换效率(PCE) = 3.36%。
[0047]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池采用反型结构，从下到上依次为:衬底层，透明导电阴极ITO，阴极缓冲层，光活性层，阳极缓冲层，金属阳极；光活性层的重量百分比组成为:电子给体38-39.5%，电子受体57-60%，高迀移率有机小分子0.5-5%。2.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述高迀移率有机小分子为并四苯(Tetracene)。3.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述光活性层中电子给体材料为P3HT。4.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述光活性层中的电子受体材料为:PC61BM或PC71BM。5.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述阳极缓冲层的材料为聚PEDOT:PSS，阳极缓冲层厚度为15-50nm。6.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述阴极缓冲层材料为TPB1、BCP、Bphen、Alq3、ZnO或Ti02中的一种或多种，阴极缓冲层厚度范围为l_20nm。7.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述金属阳极材料为Ag、Al或Cu中的一种或多种，金属阳极厚度为100-300nm。8.根据权利要求1所述的高迀移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池，其特征在于，所述衬底层材料为玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸中的一种或多种。
【专利摘要】本发明公开了一种高迁移率有机小分子掺杂的三元有机太阳能电池，属于有机聚合物光伏器件或有机半导体薄膜太阳能电池领域。该电池采用反型结构，从下到上依次为：衬底层，透明导电阴极ITO，阴极缓冲层，光活性层，阳极缓冲层，金属阳极；光活性层的重量百分比组成为：电子给体38-39.5%，电子受体57-60%，高迁移率有机小分子0.5-5%。在光活性层中加入高迁移率有机小分子材料，提高空穴在光活性层中的传输能力，提高空穴在阳极处的收集能力，从而提高器件的短路电流密度，最终提升器件的光电转换性能。该高迁移率有机小分子掺杂的三元有机太阳能电池具有光电转换性能高、制备工艺简单、制程短、成本低的优点。
【IPC分类】H01L51/46, H01L51/42
【公开号】CN105405976
【申请号】CN201510843911
【发明人】于军胜, 王瀚雨, 郑丁, 邢珅
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月26日