专利名称：具有光伏效应和电致发光双重功能的器件的制备方法
技术领域：
本发明涉及 一 种光电转换器件的制备方法，尤其是涉及一种采用有机/无机复合材料体系具有体异质结结构，且具有光伏效应和电致发光双重功能的器件的制备方法。
背景技术：
在—定的电场作用下，被相应的电能所激发而产生的发光现象称之为电致发光。从发光材料角度可将电致发光分为无机电致发光和有机电致发光。无机电致发光腿 益件己经广泛应用，但仍然有很多缺陷，如发光口 n卩种少，特别是蓝光材料较稀少；效率低于普通白炽灯能量消耗高等缺点。有机电致发光的研究起步较晚，但存在巨大的吸引力，由于它具有以下的优点材料选择范围宽，可实现全色显示，驱动电压低，全固化和主动发光，视角宽，响应速度快，制备过程简单，成本低，超薄膜，重量轻，可制作在柔性衬底上。 它能克服液晶显示的视角小，响应速度慢，等离子显 示的高电压以及无机电致发光品种少的缺点，成为取 代传统阴极射线显像管的平板显示技术的有力竞争 者。但是有机电致发光器件的效率和寿命还有待提高。对于共轭聚合物电致发光器件由于其空穴注入效率高，而电子注入效率低，因此限制了其发光效率的提高为了提高其电子注入效率和器件寿命需要对聚合物电致发光器件改进其材料和结构，例如增加电子注入材料等通常小主 l"冃况下，对于光伏效应和电致发光的研究是分开进行的。但对于有机/无机复合材料体系的太阳电池来说，其光伏性能的产生是由于光诱导电子转移实验结果表明当光从氧化铟锡(IT0)玻璃一侧昭 八"射会产生明显的光伏效应，当以IT0透明电极为阳极加正向偏压时，可以观察到明亮的电致发光这说明光伏器件和电致发光器件可以集成于同一个器件对于同时具有光伏效应和电致发光性能的氧化锌Zn0 )/共轭聚合物复合材料体系的体异质结结构的器件的报道尚未出现发明内容本发明的目的在于，提供一种具有光伏 致发光双重功能的器件的制备方法，本发明机/无机复合材料体系，把无机纳米材料Zn0效 采 引应 用 入和电 了有 到器件中，作为光伏器件时，提高了电子迁移率和子分离效率，因而提高了能量转换效率；作为电致发光器件时，由于Zn0降低了电子注入势垒，因此解决了聚合物电致发光器件电子注入困难的缺点。本发明一种具有光伏效应和电致发光双重功能的器件的制备方法，其特征在于，其中包括-步骤1:取一衬底；步骤2-在衬底上旋涂 一 层缓冲层溶液，形成缓冲层，可以降低衬底表面的粗糙度，并使衬底和活性层形成良好的接触步骤3:在缓冲层上旋涂一层活性层溶液，形成活性层，可以作为光电转换层；步骤4:在活性层上真空蒸发铝电极，作为光伏器件时收集电子，作为电致发光器件时或者注入电子。其中衬底是IT0玻璃或FT0玻璃。其中缓冲层溶液是磺化聚苯乙烯掺杂的聚3 ，4 _乙烯基—氧噻吩溶液。其中活性层溶液是Zn0纳米晶和共轭聚合物2 -甲 氧基-5-(3， ， 7'-二甲基辛氧基)对苯撑乙烯或聚3已基噻吩的混合溶液。其中本器件作为电致发光器件时，IT0玻璃注入空 穴；作为光伏器件时，ITO玻璃收集空穴。其中本器件作为电致发光器件时，铝电极注入电子；作为光伏器件时，铝电极收集电子。本发明的有益效果是这种器件可以在有光照的 时候作为光伏器件，在S 5 mW/cm2的光强下开路电压 为0 . 8 4 V，短路电流密度为3 . 4 6 mA/cm2，填充因子 为0.4 2，能量转换效率为1.4 7%;它还可以在没 有光照时作为电致发光器件使用，在3 . 5 V- 5 . 5 V正 向偏压下电致发光峰位的波长为5 6 Qnm左右，并且随着电压的增加，发光强度增加。
为进 一 步说明本发明的内容及特点，以下结合附 图对本发明作一详细的描述，其中 图1是本发明器件的剖面图；图2表示作为光伏器件的电流密度-电压曲线； 图3表示该器件在正向偏压下的电致发光光谱。
具体实施方式
下面将参照附图，详细介绍本发明的具体实施方式
。1 .首先釆用湿化学法合成无机电子传输材料的Zn0纳米晶。工艺如下把一定量的乙酸锌溶解在6 0 "C的甲醇中，然后在不断搅拌的条件下加入K0H的甲 醇溶液。充分反应后去掉加热和搅拌，离心分离，用 甲醇清洗纳米颗粒，最后把经过离心分离的Zn0纳米 颗粒溶解于氯苯溶剂中。2 .如图1所示在IT0或者掺氟的氧化锡(FT0) 衬底1 0上，旋涂 一 层缓冲层2 0的溶液磺化聚苯乙 烯掺杂的聚3， 4-乙烯基二氧噻吩(PED0T:PSS)溶 液，形成缓冲层2 0。调节甩胶机的转速可以调解 PED0T: PSS的厚度，最优化的转速在l 5 0 0-3 0 00转/分钟之间。然后在空气中干燥1 2小时以上，或 者在8 0-1 8 ot:的烘箱中退火，使水分充分挥发。3. 分别制备共轭聚合物2 -甲氧基-5- (3，， 7， - 二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDM0-PPV)或聚3 已基噻吩(P3 HT)的氯苯溶液，然后把聚合物的氯苯溶 液和Zn0的氯苯溶液混合并进行超声波分散。Zn0的含 量对器件的性能有很大的影响，最佳器件的Zn0体积 百分含量在1 5-4 0 %之间。4. 将均匀的Zn0 : MDMO-PPV或者ZnO : P 3 HT溶液旋涂在覆盖着缓冲层的衬底上，形成ZnO: MDMO-PPV 的活性层3 0。最优化的转速为l 0 0 0-2 50 0转 /分钟之间。5.最后真空蒸发铝电极4 0。实验例1合成电子传输材料ZnO纳米晶的工艺如下把2 . 9 5 g乙酸锌溶解在6 0'C的1 2 5ml甲醇中，在随后的1 0分钟内，在不断搅拌的条件下加入KOH的甲醇溶液(1 . 5 7 g KOH ，8 2 % ，甲醇6 5 ml )。2小时15分中后去掉加热和搅拌，离心分离，用甲醇溶液清洗纳米颗粒，最后把经过离心分离的ZnO纳米颗粒溶氯苯溶剂中。2 采用ITO玻璃作为衬底上，以2 4 0 0转/分钟的转速旋涂一层缓冲层2 0的溶液磺化聚苯乙烯掺杂的聚3，4-乙烯基二氧噻吩(PED0T:PSS)溶液，形成缓冲层20 。然后在空气中干燥1 2小时，使水分充分挥发。3.制备MDM0-PPV氯苯溶液，然后和ZnO的氯苯 溶液混合并进行超声波分散，Zn0的体积百分含量为26 %。4 .将均匀的ZnO:M画-PPV或者ZnO:P3HT溶液旋涂在復显着缓冲层的衬底上，转速为l 5 0 0转/分钟之间5.最后真空蒸发铝电极4 0 。这种器件可以在有光照的时候作为光伏器件，如图2所示，在85 mW/cm2的光强下开路电压为0 . 84V，短路电流密度为3 . 4 6 mA/cm2，填充因子为0 .42，能量转换效率为1 . 4 7 % ;如图3所示，在没有光昭时，在3 .5V-5. 5V正向偏压下电致发光峰位的波长为5 60nm左右，并且随着电压的增加，发光强度增加以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进 一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内
权利要求
1. 一种具有光伏效应和电致发光双重功能的器件的制备方法，其特征在于，其中包括步骤1取一衬底；步骤2在衬底上旋涂一层缓冲层溶液，形成缓冲层，可以降低衬底表面的粗糙度，并使衬底和活性层形成良好的接触；步骤3在缓冲层上旋涂一层活性层溶液，形成活性层，可以作为光电转换层；步骤4在活性层上真空蒸发铝电极，作为光伏器件时收集电子，作为电致发光器件时或者注入电子。
全文摘要
一种具有光伏效应和电致发光双重功能的器件的制备方法，其特征在于，其中包括步骤1.取一衬底；步骤2.在衬底上旋涂一层缓冲层溶液，形成缓冲层，可以降低衬底表面的粗糙度，并使衬底和活性层形成良好的接触；步骤3.在缓冲层上旋涂一层活性层溶液，形成活性层，可以作为光电转换层；步骤4.在活性层上真空蒸发铝电极，作为光伏器件时收集电子，作为电致发光器件时或者注入电子。
文档编号H01L51/00GK101241969SQ20071006371
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月7日 优先权日2007年2月7日
发明者刘俊朋, 曲胜春, 王占国 申请人:中国科学院半导体研究所