有机太阳能电池、有机太阳能电池模组及其制备方法

本申请涉及有机太阳能电池材料，具体涉及有机太阳能电池、有机太阳能电池模组及其制备方法，尤其涉及小分子修饰层和/或受体化合物用于制备有机太阳能电池。

背景技术：

1、有机太阳能电池具有质轻便携、可溶液印刷的特点，其在可穿戴设备、便携式电子设备等方面具有巨大应用潜力和发展前景。近年来，大面积有机太阳能电池模组的发展备受关注，特别是基于非富勒烯受体的有机太阳能电池有力促进了高效大面积模组的发展。目前，大面积有机太阳能电池模组的光电转换效率较低，与小面积的有机太阳能电池的光电转换效率存在较大差距，这是因为面积放大导致效率的损失。

2、高的光电转换效率和良好的稳定性是有机太阳能电池从实验室走向商业化应用的前提。然而，使大面积有机太阳能电池模组同时具有高的光电转换效率和良好的稳定性依然存在很大的挑战。

3、另外，卤素溶剂如氯苯和氯仿是目前用于制造有机光伏器件和大面积模组的主要溶剂。然而，卤素溶剂对人体健康和环境的毒性和威胁较大。因此，发展非卤素溶剂(即，绿色溶剂)处理的大面积有机太阳能电池模组亦十分必要。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供有机太阳能电池、有机太阳能电池模组及其制备方法。

2、一方面，本申请提供了有机太阳能电池，所述有机太阳能电池可以包括衬底、在所述衬底上的阴极层、在所述阴极层上的电子传输层、在所述电子传输层上的活性层、在所述活性层上的空穴传输层以及在所述空穴传输层上的阳极层，

3、其中所述活性层可以包含给体材料pm6和由式1表示的受体化合物，

4、

5、其中，在pm6中，r是2-乙基己基，n是17至50的整数，

6、在式1中，r1和r2可以各自独立地是c1-c30烷基，x1、x2和x3各自独立地是h、f、cl、br或i，

7、其中所述给体材料pm6与所述由式1表示的受体化合物的质量比为1:1.1至1:1.6。

8、在实施方案中，所述有机太阳能电池还包括在所述电子传输层与所述活性层之间的修饰层，所述修饰层包含具有以下结构的化合物nma：

9、

10、其中nma中的n是0至6的整数。

11、另一方面，本申请还提供了制备根据本申请的有机太阳能电池的方法，所述方法可以包括：

12、在衬底上形成阴极层；

13、在所述阴极层上形成电子传输层；

14、在所述电子传输层上形成活性层；

15、在所述活性层上形成空穴传输层；以及

16、在所述空穴传输层上形成阳极层。

17、在一些实施方案中，所述方法还包括在所述电子传输层与所述活性层之间形成修饰层。

18、在一些实施方案中，所述阴极层可以包含氧化铟锡、银纳米线或其任意组合。在一些实施方案中，所述阳极层可以包含银、铝、金、碳或其任意组合。在一些实施方案中，所述电子传输层可以包含氧化锌(zno)、tio2、sno2或其任意组合。在一些实施方案中，所述空穴传输层可以包含moo3、v2o5、wo3或其任意组合。

19、在一些实施方案中，所述活性层的厚度可以为100nm至150nm。在一些实施方案中，所述修饰层的厚度为2nm至10nm。在一些实施方案中，所述电子传输层的厚度为25nm至40nm。在一些实施方案中，所述空穴传输层的厚度为1nm至8nm。在一些实施方案中，所述阳极层的厚度为100nm至150nm。在一些实施方案中，所述阴极层的厚度为60nm至200nm。

20、在一些实施方案中，所述衬底是刚性衬底，例如玻璃衬底；或者柔性衬底，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或其任意组合。

21、在一些实施方案中，形成活性层包含给体材料pm6和由式1表示的受体化合物溶解在以下溶剂中：卤素溶剂，所述卤素溶剂包括氯苯、对二碘苯、氯仿或其任意组合；或者非卤素溶剂，所述非卤素溶剂包括甲苯、邻二甲苯、对二甲苯或其任意组合；或其任意组合。在一些实施方案中，所述溶剂是对二碘苯和邻二甲苯的组合。

22、在一些实施方案中，所述阴极层、所述阳极层、所述电子传输层、所述修饰层、所述活性层和所述空穴传输层可以通过蒸镀、喷墨印刷、旋涂、狭缝涂布、丝网印刷或刮涂来形成。

23、另一方面，本申请还提供了有机太阳能电池模组，其可以包含根据本申请的有机太阳能电池。

技术特征：

1.有机太阳能电池，包括衬底、在所述衬底上的阴极层、在所述阴极层上的电子传输层、在所述电子传输层上的活性层、在所述活性层上的空穴传输层和在所述空穴传输层上的阳极层，

2.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其中所述有机太阳能电池还包括在所述电子传输层与所述活性层之间的修饰层，所述修饰层包含具有以下结构的化合物nma：

3.如权利要求2所述的有机太阳能电池，其中所述阴极层包含氧化铟锡、银纳米线或其任意组合，

4.如权利要求2所述的有机太阳能电池，其中所述活性层的厚度为100nm至150nm，

5.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其中所述衬底是刚性衬底或柔性衬底，

6.制备有机太阳能电池的方法，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括在所述电子传输层与所述活性层之间形成修饰层，所述修饰层包含具有以下结构的化合物nma：

8.如权利要求7所述的方法，其中形成活性层包括将所述给体材料pm6和所述由式1表示的受体化合物溶解在以下溶剂中：卤素溶剂，所述卤素溶剂选自氯苯、对二碘苯、氯仿中的一种或其任意组合；或者非卤素溶剂，所述非卤素溶剂选自甲苯、邻二甲苯、对二甲苯中的一种或其任意组合；或所述卤素溶剂和所述非卤素溶剂的任意组合，

9.如权利要求8所述的方法，其中所述溶剂为对二碘苯和邻二甲苯的组合。

10.有机太阳能电池模组，包含权利要求1至5中任一项所述的有机太阳能电池。

技术总结
本申请涉及有机太阳能电池、有机太阳能电池模组及其制备方法，其中所述有机太阳能电池包括衬底、在所述衬底上的阴极层、在所述阴极层上的电子传输层、在所述电子传输层上的活性层、在所述活性层上的空穴传输层和在所述空穴传输层上的阳极层，其中所述活性层包含给体材料PM6和由式1表示的受体化合物：其中PM6中的R和n以及式1中的R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、X<subgt;1</subgt;、X<subgt;2</subgt;和X<subgt;3</subgt;如说明书中所定义。

技术研发人员：陈永胜,张树超,万相见,陈红滨,李师彤
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15