CN107068868B - 一种反向有机太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种反向有机太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性价比的反向有机太阳能电池，该太阳能电池包括玻璃衬底上的一层阴极层、一层沉积在阴极层上的阴极修饰层、一层沉积在阴极修饰层上的光活性层、一层沉积在光活性层上的阳极修饰层、一层沉积在阳极修饰层上的缓冲层和一层沉积在缓冲层上的阳极层。本发明所提出的一种高性价比的反向有机太阳能电池，通过在金属正极和阳极修饰层中间引入一个缓冲层，能够提高器件的空穴收集效率和能量转换效率，并且引入的缓冲层能够稳定阳极修饰层和金属正极的界面，有助于实现反向有机太阳能电池的长期稳定性。

Description

一种反向有机太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及专门适用于将光能转换为电能的固体器件，具体涉及一种高性价比的反向有机太阳能电池及其制备方法。
背景技术
为实现现代社会的可持续发展，人们在减少化石能源消耗的同时，也在积极寻找并开发新型的能源利用和转化技术。由于有机半导体具有柔性、成本低廉等优势，有机太阳能电池成为当前可再生能源领域的研究焦点之一。目前，反向有机太阳能电池的能量转换效率最高已经达到12％，但仍然小于商业多晶硅太阳能电池的水平(17-17.5％)。
进一步提高反向有机太阳能电池的能量转换效率，除了合成新型的有机电子给体和受体材料，还要优化器件结构，例如研发新的阳极修饰层。在反向有机太阳能电池中，目前应用最为广泛的阳极修饰层是三氧化钼，这种材料具有以下两个特点：1、三氧化钼的功函较大，能够与有机给体材料形成欧姆接触；2、三氧化钼是一种n型半导体材料。
三氧化钼的作用是把光生空穴从光活性层中提取出来，然后传递给金属正极(银或铝)。由于三氧化钼和金属正极直接接触，所以三氧化钼中的六价钼离子会被还原成低价态的钼离子，例如五价钼离子和四价钼离子。这些低价态的钼离子在三氧化钼中起到缺陷的作用，这会降低三氧化钼的电导率，从而降低了器件的空穴收集效率。本发明的目的就是要在阳极修饰层和金属正极之间加入一个缓冲层，保护三氧化钼不被金属正极破坏，从而提高反向有机光伏器件的空穴收集效率和能量转换效率。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种高性价比的反向有机太阳能电池及其制备方法，该光伏元件通过在金属正极和阳极修饰层中间引入一个缓冲层，能够提高器件的空穴收集效率和能量转换效率。本发明的反向有机太阳能电池，与目前只使用阳极修饰层的反向有机太阳能电池相比，具有更好的器件性能。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
一种高性价比的反向有机太阳能电池，包括玻璃衬底上的一层阴极层、一层沉积在阴极层上的阴极修饰层、一层沉积在阴极修饰层上的光活性层、一层沉积在光活性层上的阳极修饰层、一层沉积在阳极修饰层上的缓冲层和一层沉积在缓冲层上的阳极层(即金属正极)。
进一步地，所述阴极层的材料是导电氧化铟锡薄膜或贵金属薄膜。
进一步地，所述沉积在阴极层上的阴极修饰层的材料是乙氧基化的聚乙烯亚胺。
进一步地，所述沉积在阴极修饰层上的光活性层的材料是以下二组分薄膜中的任意一种：Ⅰ.由聚(3-己基噻吩)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯组成的二组分薄膜，其质量配比为聚(3-己基噻吩):[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯＝12:(9.6～12)；或者，Ⅱ.由聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]和[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯组成的二组分薄膜，其质量配比为聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]:[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯＝10:(10～15)。
进一步地，所述沉积在光活性层上的阳极修饰层的材料是以下薄膜中的任意一种：Ⅰ.三氧化钼；Ⅱ.1,4,5,8,9,11-六氮杂苯并菲-六腈。
进一步地，所述沉积在阳极修饰层上的缓冲层的材料是以下薄膜中的任意一种：Ⅰ.碳酸锂掺杂的2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉，其质量配比为2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉：碳酸锂＝1:(0.01～0.5)；Ⅱ.铯掺杂的4,7二苯基-1,10-菲啰啉，其质量配比为4,7二苯基-1,10-菲啰啉:铯＝1:(0.01～0.5)；Ⅲ.氟化锂；Ⅳ.碳酸铯。
进一步地，所述沉积在缓冲层上的阳极层材料是铝。
进一步优选地：
所述的氧化铟锡导电薄膜的面电阻小于10欧姆/每4×4cm2方块，或者采用面电阻的标准单位，即写为10欧姆/sq(面电阻的值与方块的大小无关)，其厚度为100nm；
所述的贵金属是金或银，其薄膜的厚度为10nm；
所述的阴极修饰层的厚度为5nm；
所述的光活性层，当为第Ⅰ种时，其厚度为80nm；当为第Ⅱ种时，厚度为120nm；
所述的阳极修饰层的厚度为1-10nm；
所述的缓冲层，当为第Ⅰ种时，其厚度为5-30nm；当为第Ⅱ种时，厚度为5-30nm；当为第Ⅲ种时，厚度为0.5-1.5nm；当为第Ⅳ种时，厚度为0.5-1.5nm；
所述的阳极层的厚度为100nm；
上面所述的材料均可以通过商购获得。
为了节省篇幅，列出以下化合物的英文缩写、分子式或元素符号，并在下文中均用英文缩写、分子式或元素符号表示相应的化合物。
聚(3-己基噻吩)的英文缩写为P3HT；[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的英文缩写为PC61BM；；聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]的英文缩写为PTB7-Th；[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯：PC71BM；乙氧基化的聚乙烯亚胺：PEIE；2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉：BCP；4,7二苯基-1,10-菲啰啉：Bphen；三氧化钼的分子式为MoO3；氟化锂的分子式为LiF；碳酸铯的分子式Cs2CO3；铯的元素符号为Cs；银的元素符号为Ag。
上述一种高性价比的反向有机太阳能电池的制备方法，其步骤如下(各步骤中的具体工艺参数值为示例性说明，不构成对本发明的限制)：
第一步，衬底上的阴极层的处理
把阴极层覆盖在玻璃衬底上，得到阴极衬底。将该阴极衬底裁成4×4cm2的小块，先在盛有丙酮的超声波清洗器中清洗，再在盛有乙醇的超声波清洗器中清洗，最后在盛有去离子水的超声波清洗器中清洗。该阴极层是厚度为100nm和面电阻小于10欧姆/每4×4cm2方块的氧化铟锡导电薄膜、或厚度为10nm的银薄膜。
第二步，在阴极层上沉积阴极修饰层
将第一步处理过的阴极衬底用氮气吹干；在5000转/分钟的速度下，将PEIE溶液旋涂到阴极衬底上，旋涂时间为60秒钟，形成的PEIE薄膜的厚度为5nm，之后在大气条件下放置200秒；PEIE溶液为质量百分浓度0.1％，溶剂为2-甲氧基乙醇。
第三步，在阴极修饰层上沉积光活性层
选用以下工艺中的任意一种：
Ⅰ.按照二组分薄膜的质量配比为P3HT:PC61BM:＝12:9.6，配制含有12mg/ml的P3HT和9.6mg/ml的PC61BM的混合溶液，其中，混合溶液的溶剂为1,2-邻二氯苯；在1000转/分钟的速度下，将上述配制的混合溶液旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，旋涂时间为60秒钟，形成的二组分薄膜的厚度为80nm，之后在大气条件下放置200～1200秒；
或者，Ⅱ.按照二组分薄膜的质量配比为PTB7-Th:PC71BM＝10:15，配制含有10mg/ml的PTB7-Th和15mg/ml的PC71BM的混合溶液，其中，混合溶液的溶剂为1,2-邻二氯苯；在1000转/分钟的速度下，将上述配制的混合溶液旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，旋涂时间为60秒钟，形成的二组分薄膜的厚度为120nm。
第四步，在光活性层上沉积阳极修饰层
选用以下工艺中的任意一种：
Ⅰ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第三步沉积的光活性层上沉积MoO3薄膜，厚度为1-10nm；
或者，Ⅱ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第三步沉积的光活性层上沉积1,4,5,8,9,11-六氮杂苯并菲-六腈薄膜，厚度为1-10nm。
第五步，在阳极修饰层上沉积缓冲层
选用以下工艺中的任意一种：
Ⅰ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积碳酸锂掺杂的2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉薄膜，其质量配比为2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉：碳酸锂＝1:(0.01～0.5)，厚度为5-30nm；
或者，Ⅱ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积铯掺杂的4,7二苯基-1,10-菲啰啉薄膜，4,7二苯基-1,10-菲啰啉：铯＝1:(0.01～0.5)，厚度为5-30nm；
或者，Ⅲ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积氟化锂薄膜，厚度为0.5-1.5nm；
或者，Ⅳ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积碳酸铯薄膜，厚度为0.5-1.5nm。
第六步，在缓冲层上沉积阳极层
在真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第五步沉积的缓冲层上沉积Al薄膜作为阳极层，厚度100nm，沉积速率为将此最终产品从在真空镀膜机中取出，制得上述一种高性价比的反向有机太阳能电池。
由此，最终制得上述一种高性价比的反向有机太阳能电池，是一种具有缓冲层的反向有机太阳能电池。
上述反向有机太阳能电池的制备方法中，所涉及的材料均是商购获得的。
本发明的有益效果是：
1)与现有技术相比，本发明所提出的一种高性价比的反向有机太阳能电池使用了一个缓冲层，能够有效的避免金属正极对阳极修饰层的破坏，具有原始创新性，能够提高器件的空穴收集效率和能量转换效率。
2)与现有技术相比，本发明引入的缓冲层能够稳定阳极修饰层和金属正极的界面，有助于实现反向有机太阳能电池的长期稳定性。
附图说明
图1为本发明一种高性价比的反向有机太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明实施例1制得的一种高性价比的反向有机太阳能电池与现有技术中只使用阳极修饰层反向有机太阳能电池的光电流曲线比较图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的一种高性价比的反向有机太阳能电池是由在玻璃衬底上的一层阴极层i、一层沉积在阴极层i上的阴极修饰层ii、一层沉积在阴极修饰层ii上的n型掺杂光活性层iii、一层沉积在光活性层iii上的阳极修饰层iv、一层沉积在阳极修饰层v上的缓冲层和一层沉积在缓冲层v上的阳极层vi组成。
实施例1
本实施例制备结构为“厚度100nm的ITO/厚度5nm的PEIE/厚度80nm的P3HT:PC61BM＝12:10/厚度10nm的MoO3/厚度30nm的BCP:Li2CO3＝1:0.01/厚度100nm的Al”的反向有机太阳能电池。
该反向有机太阳能电池是由玻璃衬底上的一层厚度100nm的ITO阴极层、一层沉积在ITO阴极层上的厚度5nm的PEIE薄膜阴极修饰层、一层沉积在PEIE薄膜阴极修饰层上的厚度80nm的P3HT:PC61BM薄膜光活性层、一层沉积在P3HT:PC61BM薄膜光活性层上的厚度10nm的MoO3薄膜阳极修饰层、一层沉积在MoO3薄膜阳极修饰层上的厚度30nm的BCP:Li2CO3薄膜缓冲层和一层沉积在BCP:Li2CO3薄膜缓冲层上的厚度100nm的Al阳极层组成的反向有机太阳能电池。
上述ITO为氧化铟锡薄膜的简称，ITO阴极层附着在玻璃衬底上，简称为ITO阴极衬底。氧化铟锡导电薄膜的厚度为100nm，面电阻小于10欧姆/每4×4cm2方块。本实施例的ITO阴极衬底是由南玻公司生产的，通过商购获得。
上述反向聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
第一步，衬底上的ITO阴极层的处理
将氧化铟锡导电薄膜的厚度为100nm、大小为4×4cm2和面电阻小于10欧姆/每4×4cm2方块的ITO阴极衬底方块先在盛有丙酮的超声波清洗器中清洗两次，再在盛有乙醇的超声波清洗器中清洗两次，最后在盛有去离子水的超声波清洗器中清洗两次，每次10分钟；
第二步，在阴极层上沉积阴极修饰层
将第一步处理过的阴极衬底用氮气吹干。配置PEIE浓度为0.1％的2-甲氧基乙醇溶液。在5000转/分钟的速度下，将PEIE溶液旋涂到阴极上，旋涂时间为60秒钟，形成的PEIE薄膜的厚度为5nm，之后在大气条件下放置200秒；
第三步，在阴极修饰层上沉积光活性层
按照二组分薄膜的质量配比为P3HT:PC61BM:＝12:9.6，配制含有12mg/ml的P3HT和9.6mg/ml的PC61BM的混合溶液，其中，混合溶液的溶剂为1,2-邻二氯苯；在1000转/分钟的速度下，将上述配制的混合溶液旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，旋涂时间为60秒钟，形成的二组分薄膜的厚度为80nm，之后在大气条件下放置200～1200秒。
第四步，在光活性层上沉积阳极修饰层
将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第三步沉积的光活性层上沉积MoO3薄膜，厚度为10nm。
第五步，在阳极修饰层上沉积缓冲层
将第四步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积BCP:Li2CO3，其质量配比为BCP:Li2CO3＝1:0.01，厚度为30nm；
第六步，在缓冲层上沉积阳极层
在真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第五步沉积的缓冲层上沉积Al薄膜作为阳极层，厚度100nm，沉积速率为将此最终产品从在真空镀膜机中取出。
由此，最终制得上述一种高性价比的反向有机太阳能电池，是一种具有缓冲层的反向有机太阳能电池。
对比实施例1
本实施例制备结构为“厚度100nm的ITO/厚度5nm的PEIE/厚度80nm的P3HT:PC61BM＝12:9.6/厚度10nm的MoO3/厚度100nm的Al”的反向聚合物太阳能电池。
该反向聚合物太阳能电池是由玻璃衬底上的一层厚度100nm的ITO阴极层、一层沉积在ITO阴极层上的厚度5nm的PEIE薄膜阴极修饰层、一层沉积在PEIE薄膜阴极修饰层上的厚度80nm的P3HT:PC61BM薄膜光活性层、一层沉积在P3HT:PC61BM薄膜光活性层上的厚度10nm的MoO3薄膜阳极修饰层和一层沉积在MoO3薄膜阳极修饰层上的厚度100nm的Al阳极层组成的反向聚合物太阳能电池。
该只使用阳极修饰层的反向聚合物太阳能电池的制备方法是：除没有“第五步”之外，其他步骤工艺均同实施例1。
由此，最终制得上述反向聚合物太阳能电池，是一种只使用阳极修饰层的的反向聚合物太阳能电池。
设：实施例1所制得的本发明的反向有机太阳能电池为器件A，对比实施例1所制得的反向有机太阳能电池为器件B。器件的光电流曲线在AM 1.5G的太阳光源模拟器照射下(强度为100mW/cm2)，由Keithley 2400数字电源测到。
图2中，空心方块点曲线为器件A的光电流曲线，实心方块点曲线为器件B的光电流曲线。从图2可以得到器件A的光伏性能参数：开路电压为0.53伏，短路电流为8.47毫安每平方厘米，填充因子为0.446，能量转换效率为2.00％；器件B的光伏性能参数：开路电压为0.53伏，短路电流为7.27毫安每平方厘米，填充因子为0.462，能量转换效率为1.78％。可以看出，本发明技术的能量转换效率比现有技术提高了0.12倍。
实施例2
本实施例制备结构为“厚度100nm的ITO/厚度5nm的PEIE/厚度120nm的PTB7-Th:PC71BM＝10:15/厚度1nm的MoO3/厚度5nm的Bphen:Cs＝1:0.5/厚度100nm的Al”的反向聚合物太阳能电池。
该反向有机太阳能电池是由玻璃衬底上的一层厚度100nm的ITO阴极层、一层沉积在ITO阴极层上的厚度5nm的PEIE薄膜阴极修饰层、一层沉积在PEIE薄膜阴极修饰层上的厚度120nm的PTB7-Th:PC71BM薄膜光活性层、一层沉积在PTB7-Th:PC71BM薄膜光活性层上的厚度10nm的MoO3薄膜阳极修饰层和一层沉积在MoO3薄膜阳极修饰层上的厚度5nm的Bphen:Cs薄膜缓冲层、一层沉积在Bphen:Cs薄膜缓冲层上的厚度100nm的Al阳极层组成的反向有机太阳能电池。
本实施例的ITO阳极衬底是由南玻公司生产的。
上述反向有机太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
第一步，衬底上的ITO阴极层的处理
同实施例1；
第二步，在阴极层上沉积阴极修饰层
同实施例1；
第三步，在阴极修饰层上光活性层
按照三组分薄膜的质量配比为PTB7-Th:PC71BM＝10:15，配制10mg/ml的PTB7-Th和15mg/ml的PC71BM的溶剂为1,2-邻二氯苯的混合溶液，在1000转/分钟的速度下，将上述配制的混合溶液旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上，旋涂时间为60秒钟，形成的三组分薄膜的厚度为120nm；
第四步，在光活性层上沉积阳极修饰层
将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第三步沉积的光活性层上沉积MoO3薄膜，厚度为1nm。
第五步，在阳极修饰层上沉积缓冲层
将第四步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积Bphen:Cs，其质量配比为Bphen:Cs＝1:0.5，厚度为5nm；
第六步，在缓冲层上沉积阳极层
同实施例1；
由此，最终制得上述一种高性价比的反向有机太阳能电池，是一种具有缓冲层的反向有机太阳能电池。
实施例3
本实施例制备结构为“厚度10nm的Ag/厚度5nm的PEIE/厚度80nm的P3HT:PC61BM＝12:10/厚度10nm的MoO3/厚度1nm的LiF/厚度100nm的Al”的反向有机太阳能电池。
该反向有机太阳能电池是由玻璃衬底上的一层厚度10nm的Ag阴极层、一层沉积在ITO阴极层上的厚度5nm的PEIE薄膜阴极修饰层、一层沉积在PEIE薄膜阴极修饰层上的厚度80nm的P3HT:PC61BM薄膜光活性层、一层沉积在P3HT:PC61BM薄膜光活性层上的厚度10nm的MoO3薄膜阳极修饰层、一层沉积在MoO3薄膜阳极修饰层上的厚度1nm的LiF薄膜缓冲层和一层沉积在LiF薄膜缓冲层上的厚度100nm的Al阳极层组成的反向有机太阳能电池。
本实施例所用的沉积有一层厚度10nm的Ag薄膜阴极层的玻璃衬底是通过商购获得的。
上述反向聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
第一步，衬底上的Ag薄膜阴极层的处理
以大小为4×4cm2的沉积有一层厚度10nm的Ag薄膜阴极层玻璃作为衬底，将该衬底先在盛有丙酮的超声波清洗器中清洗两次、再在盛有乙醇的超声波清洗器中清洗两次，最后在盛有去离子水的超声波清洗器中清洗两次，每次10分钟；
第二步，在阴极层上沉积阴极修饰层
同实施例1；
第三步，在阴极修饰层上沉积光活性层
同实施例1；
第四步，在光活性层上沉积阳极修饰层
第五步，在阳极修饰层上沉积缓冲层
将第四步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积LiF，厚度为1nm；
第六步，在缓冲层上沉积阳极层
同实施例1；
由此，最终制得上述一种高性价比的反向有机太阳能电池，是一种具有缓冲层的反向有机太阳能电池。
实施例4
本实施例制备结构为“厚度10nm的Ag/厚度5nm的PEIE/厚度120nm的PTB7-Th:PC71BM＝10:15/厚度1nm的MoO3/厚度0.5nm的Cs2CO3/厚度100nm的Al”的反向有机太阳能电池。
该反向有机太阳能电池是由玻璃衬底上的一层厚度10nm的Ag阴极层、一层沉积在ITO阴极层上的厚度5nm的PEIE薄膜阴极修饰层、一层沉积在PEIE薄膜阴极修饰层上的厚度120nm的PTB7-Th:PC71BM＝10:15、一层沉积在PTB7-Th:PC71BM薄膜光活性层上的厚度1nm的MoO3薄膜阳极修饰层、一层沉积在MoO3薄膜阳极修饰层上的厚度0.5nm的Cs2CO3薄膜缓冲层和一层沉积在Cs2CO3薄膜缓冲层上的厚度100nm的Al阳极层组成的反向有机太阳能电池。
本实施例所用的沉积有一层厚度10nm的Ag薄膜阴极层的玻璃衬底是通过商购获得的。
上述反向聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
第一步，衬底上的Ag薄膜阴极层的处理
同实施例3；
第二步，在阴极层上沉积阴极修饰层
同实施例1；
第三步，在阴极修饰层上沉积光活性层
同实施例2；
第四步，在光活性层上沉积阳极修饰层
同实施例2；
第五步，在阳极修饰层上沉积缓冲层
将第四步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积Cs2CO3，厚度为0.5nm；
第六步，在缓冲层上沉积阳极层
同实施例1；
由此，最终制得上述一种高性价比的反向有机太阳能电池，是一种具有缓冲层的反向有机太阳能电池。
本发明未尽事宜为公知技术。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (12)

1.一种反向有机太阳能电池，其特征在于，包括玻璃衬底上的一层阴极层、一层沉积在阴极层上的阴极修饰层、一层沉积在阴极修饰层上的光活性层、一层沉积在光活性层上的阳极修饰层、一层沉积在阳极修饰层上的缓冲层和一层沉积在缓冲层上的阳极层；所述缓冲层的材料是以下薄膜中的任意一种：Ⅰ.碳酸锂掺杂的2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉；Ⅱ.铯掺杂的4,7二苯基-1,10-菲啰啉；Ⅲ.氟化锂；Ⅳ.碳酸铯；所述阳极修饰层的材料是以下薄膜中的任意一种：Ⅰ.三氧化钼；Ⅱ.1,4,5,8,9,11-六氮杂苯并菲-六腈。
2.如权利要求1所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述阴极层的材料是导电氧化铟锡薄膜或贵金属薄膜；所述阴极修饰层的材料是乙氧基化的聚乙烯亚胺。
3.如权利要求2所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述导电氧化铟锡薄膜的面电阻小于10欧姆/sq；所述贵金属是银。
4.如权利要求1所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述光活性层的材料是以下二组分薄膜中的任意一种：Ⅰ.由聚(3-己基噻吩)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯组成的二组分薄膜；或者，Ⅱ.由聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]和[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯组成的二组分薄膜。
5.如权利要求4所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述的光活性层，当为第Ⅰ种时，其质量配比为聚(3-己基噻吩):[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯＝12:(9.6～12)；当为第Ⅱ种时，其质量配比为聚[[2,6’-4,8-二(5-乙基己基噻吩基)苯并[1,2-b；3,3-b]二噻吩][3-氟代-2[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]:[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯＝10:(10～15)。
6.如权利要求4所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述的光活性层，当为第Ⅰ种时，其厚度为80nm；当为第Ⅱ种时，厚度为120nm。
7.如权利要求1所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述阳极修饰层的材料当为第Ⅰ种时，其厚度为1-10nm；当为第Ⅱ种时，其厚度为1-10nm。
8.如权利要求1所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层，当为第Ⅰ种时，其质量配比为2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉:碳酸锂＝1:(0.01～0.5)；当为第Ⅱ种时，其质量配比为4,7二苯基-1,10-菲啰啉:铯＝1:(0.01～0.5)。
9.如权利要求1所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层，当为第Ⅰ种时，其厚度为5-30nm；当为第Ⅱ种时，其厚度为5-30nm；当为第Ⅲ种时，其厚度为0.5-1.5nm；当为第Ⅳ种时，其厚度为0.5-1.5nm。
10.如权利要求1所述的反向有机太阳能电池，其特征在于，所述阳极层的材料是铝。
11.一种制备权利要求1所述反向有机太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将阴极层覆盖在玻璃衬底上，得到阴极衬底；
2)在阴极层上沉积阴极修饰层；
3)在阴极修饰层上沉积光活性层；
4)在光活性层上沉积阳极修饰层；
5)在阳极修饰层上沉积缓冲层；
6)在缓冲层上沉积阳极层。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤5)选用以下工艺中的任意一种：
Ⅰ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积碳酸锂掺杂的2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉薄膜，其质量配比为2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉:碳酸锂＝1:(0.01～0.5)，厚度为5-30nm；
或者，Ⅱ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积铯掺杂的4,7二苯基-1,10-菲啰啉薄膜，4,7二苯基-1,10-菲啰啉:铯＝1:(0.01～0.5)，厚度为5-30nm；
或者，Ⅲ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积氟化锂薄膜，厚度为0.5-1.5nm；
或者，Ⅳ.将第三步制得的沉积了活性层的中间产品放入真空镀膜机中，真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa，采用热蒸发方式，在第四步沉积的阳极修饰层上沉积碳酸铯薄膜，厚度为0.5-1.5nm。
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