CN105633284A - 采用离子液体薄膜作中间层的反式有机太阳能电池及制备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机太阳能电池的技术领域，特指一种采用离子液体作为中间层的反式有机太阳能电池及其制备方法，该方法采用一步旋涂离子液体与光敏层的混合溶液，离子液体自发发生垂直相分离，在阴极与光敏层之间形成中间层。本发明的优点在于光敏层与中间层采用一步法制备，有机太阳能电池效率与传统采用两步法制备的有机太阳能电池的效率基本相同，具有制备方法简单，易操作，低成本，稳定性好等优点。

Description

采用离子液体薄膜作中间层的反式有机太阳能电池及制备
技术领域
本发明涉及一种采用离子液体薄膜作为中间层的反式有机太阳能电池器件及其制备方法。主要在于将离子液和光敏层的混合液制备在阳极上时自发发生垂直相分离成阴极中间层与光敏层，进而制备出高效的反式有机太阳能电池。
背景技术
本体异质结有机太阳能电池以其工艺简单、柔性、低廉和可以通过卷对卷、喷墨打印等方法实现大面积生产等优势而备受关注。目前,研究者主要采用合成新的给体受体材料，新的设备结构以及中间层的探索等来进一步提高有机太阳能电池的转换效率。尤其在光敏层和电极之间引入中间层是制备高效太阳能电池的关键，中间层的引入有助于调变电极功函，使能带位置更匹配，利于电荷收集，否则，电荷聚集和复合损失将降低有机太阳能电池的转换效率。目前，一系列的阴极界面材料包括金属氧化物、金属碳酸盐和水溶性的氨基及铵盐的聚电解质等已被成功的应用到有机太阳能电池中。但是金属氧化物、金属碳酸盐需要通过真空蒸镀、溅射等方法进行制备或溶液方法制备再进行高温处理，因而造成制备成本高，不利于产业化。聚电解质虽然可以基于溶液过程进行制备，但它有效厚度只有几纳米，大面积卷对卷制备这样超薄均一膜具有挑战性，而且多步法旋涂制备亦减损了有机太阳能电池工艺简单的特点，所以急需寻找一种基于溶液、低成本且可大面积制备超薄膜的制备阴极中间层工艺。
我们利用离子液体与两元光敏层溶液可自发的产生垂直相分离的现象一步实现超薄阴极中间层与光敏层的制备。这种方法主要是将含氨基的高表面能的材料与光敏层混合采用一步法制备，这样由于表面能差异和静电相互作用，在制备过程中，自发形成双层结构，即界面中间层和光敏层，大大简化高效反式有机太阳能电池制备工艺且降低成本。目前为止，关于这种静电自组装一步法制备有机太阳能电池的研究仍然非常有限，而且将离子液和光敏层相混合一步法制备高效的有机太阳能电池仍然是一个空白。离子液体有较好的透光性，具有较好的电子传输能力，而且种类多、生产成本较低(专利,201410164123.9)。本发明采用离子液体与光敏层混合一步法旋涂，通过自发的垂直相分离原理可获得高效的反式有机太阳能电池，而且一步旋涂法得到的器件的效率可类比于两步旋涂得到器件的效率，从某种意义上来看，这种一步法制备反式有机太阳能电池对实际的大面积卷对卷产业化制备有机太阳能电池是非常有吸引力的。
发明内容
本发明是利用离子液体作为有机太阳能电池的阴极中间层，主要制备工艺在于一步法旋涂离子液和光敏层的混合液，即可自发垂直相分离成双层结构的技术来制备高效的反式有机太阳能电池。目的在于提供一种低成本，易产业化的自组装制备超薄膜的工艺来制备高效的反式有机太阳能电池。
本发明可将离子液体，光敏层配制成的溶液，采用旋涂、印刷、打印等卷对卷制备技术制备成薄膜，然后在离子液体薄膜上制备出有机太阳能电池。
采用离子液体薄膜作为中间层的有机太阳能电池，包括层状相互叠合的阳极与阴极，以及在阳极与阴极之间的一光敏层，在该阳极和光敏层之间设置中间层，在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层，所述阴极中间层为离子液体薄膜。
所述阳极中间层主要传导空穴并且与所述阳极直接接触，所述光敏层与所述阳极中间层直接接触，光敏层的构成材料包含配对的p型半导体材料与n型半导体材料，其质量比为10：1-1：10；由p型半导体和n型半导体两元组成，其中p型半导体材料和n型半导体材料质量比为1:10-10:1；光敏层溶液的总浓度为4-100毫克/毫升；厚度范围为0.1nm-1000nm。其中光敏层可包括p型半导体材料为PPV、P3HT、PCDTBT、PDPP3T、PBDT-TFQ、PBDTTT-C、PBDTTT-E、PBDTTT-CF、PBDTTT-EF、PBDTTT-C-T、PBDTTT-E-T、PTB7等、n型半导体材料为PC61BM、PC71BM、F8TBT、IC60BA、IC70BA、bisPCBM、CN-PCBM、NCBA等。所述阴极中间层主要传导电子并且与所述光敏层直接接触，所述阴极与所述阴极中间层直接接触。
所述阴极中间层的组成材料可包括咪唑类、吡啶类、季铵盐类或季鏻盐类正离子的离子液体材料，以及上述材料中两种或两种以上的复合物，且其质量分数在0.01wt％～30wt％之间。
咪唑类正离子的离子液体材料为氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-苄基-3-甲基咪唑、1-苄基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、碘化1-丙基-3-甲基咪唑盐、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氯化1-羧甲基-3-甲基咪唑、1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸盐、氯化1-蒽甲基-3-甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1-烷基(羟基)-3-甲基咪唑对磺酸基聚苯乙烯盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、碘化1-乙基-3-甲基咪唑、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐、1-丁基-3-甲基咪唑双氰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑辛硫酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、溴化1-羧甲基-3-甲基咪唑、4-(3-甲基-1-咪唑)-1-丁基磺酸内盐、4-(3-甲基-1-咪唑)-1-丁基磺酸硫酸氢盐、4-(3-甲基-1-咪唑)-1-丁基磺酸三氟甲磺酸盐、溴化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-乙酯甲基-3-甲基咪唑、1-乙酯甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-2,3-二甲基咪唑、溴化1-丁基-2,3-二甲基咪唑、1-丁基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、氯化1,3-二亚甲基蒽咪唑、1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1,3-二芴基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑三氰甲盐、溴化1-丁基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、氯化1-己基-3-甲基咪唑、溴化1-己基-3-甲基咪唑、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、溴化1-辛基-3-甲基咪唑、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化1-癸基-3-甲基咪唑、1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑、1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑氢溴酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑甲磺酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑辛磺酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑硫氰酸盐、3,1-己基-2,3-二甲基咪唑氢溴酸盐、1-己基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-己基-2,3-二甲基咪唑甲磺酸盐、1-己基-2,3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-己基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑氢溴酸盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑氢溴酸盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑甲磺酸盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-癸基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑氢溴酸盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑甲磺酸盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-十六烷基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑L乳酸盐、溴化1-丙基-3-甲基咪唑、碘化1-己基-3-甲基咪唑、氯化1-萘甲基-3-甲基咪唑、溴化1-芴基-3-甲基咪唑、碘化1,3-二甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑对甲苯磺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑十二磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑高氯酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑双氰胺盐、1-苄基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、溴化1-苄基-3-甲基咪唑、1-苄基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-苄基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐等中一种或两种以上；
吡啶类正离子的离子液体材料为溴化N-乙基吡啶、碘化N-乙基吡啶、N-乙基吡啶四氟硼酸盐、N-乙基吡啶六氟磷酸盐、氯化N-丁基吡啶、溴化N-丁基吡啶、碘化N-丁基吡啶、N-丁基吡啶四氟硼酸盐、N-丁基吡啶六氟磷酸盐、N-丁基吡啶三氟甲磺酸盐、碘化N-辛基吡啶、氯化N-辛基吡啶、溴化N-辛基吡啶、N-辛基吡啶四氟硼酸盐、N-辛基吡啶六氟磷酸盐、氯化N-己基吡啶、溴化N-己基吡啶、碘化N-己基吡啶、N-己基吡啶四氟硼酸盐、N-己基吡啶六氟磷酸盐中一种或两种以上；
季铵盐类正离子的离子液体材料氯化N-三乙基-(4-乙烯基苄基)铵、氯化N-三甲基-4-乙烯基苄基)铵、四丁基铵六氟磷酸盐、四丁基铵六氟磷酸盐、氯化三甲基羟乙基胺、三甲基羟乙基铵四氟硼酸盐、三甲基羟乙基铵六氟磷酸盐、三甲基羟乙基铵双三氟甲磺酰亚胺盐等中一种或两种以上；
季鏻盐类正离子的离子液体材料为三丁基甲基碘化膦、三丁基乙基溴化膦、三丁基乙基膦四氟硼酸盐、三丁基乙基膦六氟磷酸盐、三丁基乙基膦双三氟甲磺酰亚胺盐、四丁基溴化膦、四丁基膦四氟硼酸盐、四丁基膦六氟磷酸盐、四丁基膦双三氟甲磺酰亚胺盐、三丁基己基溴化膦、三丁基己基膦四氟硼酸盐、三丁基己基膦六氟磷酸盐、三丁基己基膦双三氟甲磺酰亚胺盐、三丁基辛基溴化膦、三丁基癸基基溴化膦、三丁基十二烷基溴化膦、三丁基十四烷基溴化膦等中一种或两种以上。
所述的光敏层与中间层制备成混合溶液，一步法悬涂在阴极上，会自发形成中间层靠近阴极，光敏层在上的双层结构。其中混合溶液由离子液和两元光敏层溶液组成，其中离子液和两元光敏层溶液的体积比为1:100-100:1。
所述的阴极为ITO玻璃、FTO玻璃、AZO玻璃、ZTO玻璃、IZO玻璃、铝、银、金、铬、合金、聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、石墨烯、碳纳米管等中一种或两种以上。
所述的阳极中间层材料为氧化钼、氧化钒、氧化铜、氧化镍、氧化钨、氧化钌、碳化钨、银纳米粒子、石墨烯、氧化石墨烯、聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、聚电解质等中一种或两种以上。
阳极与阴极均可朝向入射光并且可具有栅格结构。
本发明的有益效果为：
本发明所述的利用离子液体做阴极中间层的方法简单便捷、成本低廉，相关制备技术利用一步法旋涂离子液体与光敏层的混合溶液的方法简单，易操作，成本低廉，且稳定性好，可大面积卷对卷制备等优点，对实际产业化有机太阳能电池是非常有前景的。
附图说明
图1是用本发明所述的一步法旋涂离子液体与光敏层的混合溶液的反式结构有机太阳能电池的结构示意图(IL:BHJdevice)以及其自动分层后的有机太阳能电池的结构示意图(IL/BHJdevice)。
图2是两步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液的中间层和光敏层P3HT：PC61BM双层结构和一步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液体与P3HT：PC61BM的混合溶液薄膜的时间分辨二次离子质谱(TOF-SIMS)的表征图。
图3是两步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液的中间层和光敏层PBDTTT-C:PC71BM双层结构和一步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液体与PBDTTT-C:PC71BM的混合溶液薄膜的时间分辨二次离子质谱(TOF-SIMS)的表征图。
图4是两步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液的中间层和光敏层PTB7:PC71BM双层结构和一步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液体与PTB7:PC71BM的混合溶液薄膜的时间分辨二次离子质谱(TOF-SIMS)的表征图。
图5是两步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液的中间层和光敏层P3HT：PC61BM双层结构的有机太阳能电池和一步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液体与P3HT：PC61BM的混合溶液的有机太阳能电池的I-V曲线。
图6是两步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液的中间层和光敏层PBDTTT-C:PC71BM双层结构的有机太阳能电池和一步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液体与PBDTTT-C:PC71BM的混合溶液的有机太阳能电池的I-V曲线。
图7是两步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液的中间层和光敏层PTB7:PC71BM双层结构的有机太阳能电池和一步法旋涂氯化1-苄基-3-甲基咪唑离子液体与PTB7:PC71BM的混合溶液的有机太阳能电池的I-V曲线。
具体实施方式
实施例1
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其旋涂在ITO玻璃表面。在离子液体层上旋涂160纳米厚的组分比例为1:1的P3HT：PC61BM薄膜(采用的光敏层溶液的总浓度为20毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)；利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其与组分比例为1:1的P3HT：PC61BM溶液(采用的光敏层溶液的总浓度为20毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)以1:10(v：v)的比例相混合，在ITO玻璃表面旋涂160纳米厚薄膜,将这两个薄膜做时间分辨时间二次离子质谱表征。从表征图可看出一步法悬涂离子液和P3HT：PC61BM混合溶液后自动形成P3HT：PC61BM光敏层在表面富集，离子液靠近ITO的双层结构。
实施例2
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其旋涂在ITO玻璃表面。在离子液体层上旋涂100纳米厚的组分比例为1:1的PBDTTT-C:PC71BM薄膜(采用的光敏层溶液的总浓度为12毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)；利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其与组分比例为1:1的PBDTTT-C:PC71BM溶液(采用的光敏层溶液的总浓度为12毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)以1:10(v：v)的比例相混合，在ITO玻璃表面旋涂100纳米厚薄膜,将这两个薄膜做时间分辨时间二次离子质谱表征。从表征图可看出一步法悬涂离子液和PBDTTT-C:PC71BM混合溶液后自动形成PBDTTT-C:PC71BM光敏层在表面富集，离子液靠近ITO的双层结构。
实施例3
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其旋涂在ITO玻璃表面。在离子液体层上旋涂100纳米厚的组分比例为1:1的PTB7:PC71BM薄膜(采用的光敏层溶液的总浓度为10毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)；利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其与组分比例为1:1的PTB7:PC71BM溶液(采用的光敏层溶液的总浓度为10毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)以1:10(v：v)的比例相混合，在ITO玻璃表面旋涂100纳米厚薄膜,将这两个薄膜做时间分辨时间二次离子质谱表征。从表征图可看出一步法悬涂离子液和PTB7:PC71BM混合溶液后自动形成PTB7:PC71BM光敏层在表面富集，离子液靠近ITO的双层结构。
实施例4
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其旋涂在ITO玻璃表面。在离子液体层上旋涂160纳米厚的组分比例为1:1的P3HT：PC61BM薄膜(采用的光敏层溶液的总浓度为20毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)，然后转移到热蒸发系统中蒸镀阳极中间层三氧化钼(厚度5纳米)及金属电极银，制备如图1所示的有机太阳能电池结构。
对此类电池进行I-V测试，器件的短路电流是11.91mA/cm2，填充因子是54％，开路电压是0.57V，能量转换效率是3.67％。
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其与组分比例为1:1的P3HT：PC61BM溶液(采用的光敏层溶液的总浓度为20毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)以1:10(v：v)的比例相混合，在ITO玻璃表面旋涂160纳米厚薄膜，然后转移到热蒸发系统中蒸镀阳极中间层三氧化钼(厚度5纳米)及金属电极银，制备如图2所示的有机太阳能电池结构。
对此类电池进行I-V测试，器件的短路电流是12.12mA/cm2，填充因子是53％，开路电压是0.57V，能量转换效率是3.66％。
实施例5
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其旋涂在ITO玻璃表面。在离子液体层上旋涂100纳米厚的组分比例为1:1.5的PBDTTT-C:PC71BM薄膜(采用的光敏层溶液的总浓度为12毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)，然后转移到热蒸发系统中蒸镀阳极中间层三氧化钼(厚度5纳米)及金属电极银，制备如图1所示的有机太阳能电池结构。
对此类电池进行I-V测试，器件的短路电流是16.48mA/cm2，填充因子是61％，开路电压是0.71V，能量转换效率是7.14％。
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其与组分比例为1:1.5的PBDTTT-C:PCBM溶液(采用的光敏层溶液的总浓度为12毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)以1:10(v：v)相混合，在ITO玻璃表面旋涂100纳米厚薄膜，然后转移到热蒸发系统中蒸镀阳极中间层三氧化钼(厚度5纳米)及金属电极银，制备如图2所示的有机太阳能电池结构。
对此类电池进行I-V测试，器件的短路电流是16.55mA/cm2，填充因子是60％，开路电压是0.71V，能量转换效率是7.05％。
实施例6
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其旋涂在ITO玻璃表面。在离子液体层上旋涂100纳米厚的组分比例为1:1.5的PTB7:PCBM薄膜(采用的光敏层溶液的总浓度为10毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)，然后转移到热蒸发系统中蒸镀阳极中间层三氧化钼(厚度5纳米)及金属电极银，制备如图1所示的有机太阳能电池结构。
对此类电池进行I-V测试，器件的短路电流是17.16mA/cm2，填充因子是67％，开路电压是0.72V，能量转换效率是8.28％。
利用搅拌的方法将氯化1-苄基-3-甲基咪唑配置成0.1wt％的甲醇溶液，将其与组分比例为1:1.5的PTB7:PCBM溶液(采用的光敏层溶液的总浓度为10毫克/毫升，溶剂邻二氯苯O-DCB)以1:10(v：v)相混合，在ITO玻璃表面旋涂100纳米厚薄膜，然后转移到热蒸发系统中蒸镀阳极中间层三氧化钼(厚度5纳米)及金属电极银，制备如图2所示的有机太阳能电池结构。
对此类电池进行I-V测试，器件的短路电流是17.10mA/cm2，填充因子是67％，开路电压是0.72V，能量转换效率是8.20％。

Claims (5)

1.采用离子液体薄膜作中间层的反式有机太阳能电池，包括依次相互叠合的层状的阳极(1)与层状的阴极(5)，以及在阳极(1)与阴极(5)之间的一光敏层(3)，在该阳极和光敏层之间设置阳极中间层(2)，在所述的阴极和所述光敏层之间设置阴极中间层(4)，其特征在于：所述阴极中间层(4)为离子液体薄膜。
2.根据权利要求1所述的反式有机太阳能电池，其特征在于：
所述阳极中间层(2)主要传导空穴并且与所述阳极直接接触，所述光敏层(3)与所述阳极中间层(2)直接接触，光敏层(3)的构成材料包含配对的p型半导体材料与n型半导体材料，其中p型半导体材料和n型半导体材料质量比为1:10-10:1；
所述阴极中间层(4)主要传导电子并且与所述光敏层(3)直接接触，所述阴极(5)与所述阴极中间层(4)直接接触。
3.根据权利要求1所述的反式有机太阳能电池，其特征在于：
所述阴极中间层(4)的组成材料可包括咪唑类、吡啶类、季铵盐类或季鏻盐类正离子的离子液体材料中的一种或两种以上的复合物。
4.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于：
阳极与阴极均可朝向入射光，并且阳极和/或阴极可具有栅格结构。
5.一种权利要求1、2、3或4所述反式有机太阳能电池的制备方法，其特征在于：
1)配制质量分数在0.01wt％-10wt％之间的离子液体溶液；
2)配制浓度的为4-100毫克/毫升之间的光敏层溶液；
3)将离子液体与两元光敏层溶液配制成混合溶液，其中混合溶液由离子液和两元光敏层溶液组成，其中离子液和两元光敏层溶液的体积比为1:100-100:1；
采用旋涂、滴涂、刮涂、喷涂、喷墨印刷、丝网印刷、凹凸版印刷或卷对卷制备技术等方法将离子液体与两元光敏层溶液混合物制备在阴极上，薄膜厚度为1nm-1000nm，离子液体自发在阴极(5)与光敏层(3)之间形成中间层(4)；
采用蒸镀、旋涂、滴涂、刮涂、喷涂、喷墨印刷、丝网印刷、凹凸版印刷或卷对卷制备技术等方法在光敏层(3)上制备阳极中间层(2)；
采用蒸镀、旋涂、滴涂、刮涂、喷涂、喷墨印刷、丝网印刷、凹凸版印刷或卷对卷制备技术等方法在阳极中间层(2)上制备阳极(1)。
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