CN110622333B - 有机电子器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及有机电子器件及其制造方法，所述有机电子器件包括：第一电极；设置成与第一电极相对的第二电极；设置在第一电极与第二电极之间的光活性层；以及设置在光活性层与第一电极之间的电子传输层，其中所述电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。

Description

有机电子器件及其制造方法
技术领域
本申请要求于2017年8月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0107435号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及有机电子器件及其制造方法。
背景技术
有机太阳能电池(有机电子器件之一)是能够通过应用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件。根据形成薄膜的材料，太阳能电池分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。典型的太阳能电池通过掺杂晶体硅(Si) (无机半导体)利用p-n结来制造。
通过光吸收而产生的电子和空穴向p-n结点扩散，被电场加速，并向电极迁移。然而，现有的无机太阳能电池在经济可行性和材料供应方面已受到限制，因此由于无论基底形状如何都能够弯曲或折叠成各种形状(例如，弯曲表面或球形表面)而易于加工、廉价且易于携带的有机太阳能电池作为长期替代能源已受到高度青睐。
根据电子传输层材料、合成方法或涂覆方法，这样的有机太阳能电池可以具有不同的特性。因此，对于高性能有机太阳能电池，需要研究电子传输层。
发明内容
技术问题
本申请旨在提供有机电子器件及其制造方法。
技术方案
本申请的一个实施方案提供了有机电子器件，其包括：第一电极；设置成与第一电极相对的第二电极；设置在第一电极与第二电极之间的光活性层；以及设置在光活性层与第一电极之间的电子传输层，其中电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。
本申请的另一个实施方案提供了用于制造有机电子器件的方法，其包括：准备基底；在基底上形成第一电极；在第一电极上形成电子传输层；在电子传输层上形成光活性层；以及在光活性层上形成第二电极，其中电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO) 纳米颗粒。
本申请的又一个实施方案提供了用于制造有机电子器件的方法，其包括：准备基底；在基底上形成第二电极；在第二电极上形成光活性层；在光活性层上形成电子传输层；以及在电子传输层上形成第一电极，其中电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO) 纳米颗粒。
有益效果
根据本申请的一个实施方案的有机电子器件使用包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的电子传输层，从而具有很少由锌氧化物(ZnO)纳米颗粒表面上存在的表面缺陷引起的陷阱位点，并因此，能够提高开路电压(Voc)并提高有机电子器件的效率。
此外，根据本申请的一个实施方案的有机电子器件能够通过提高填充因子(FF)而获得高效率。
此外，根据本申请的一个实施方案的有机电子器件由于简单的制造过程而有效地提高工艺效率、降低成本并提高生产速率。
此外，根据本申请的一个实施方案的有机电子器件有效地提高能量转换效率。
此外，根据本申请的一个实施方案的有机电子器件由于由电子传输层表面缺陷引起的陷阱位点很少而有效地提高寿命。
附图说明
图1和2为根据本申请的实施方案的有机电子器件的结构截面图。
图3为示出本申请的实施方案中制造的有机电子器件的平均器件效率根据在太阳辐射中的储存时间的变化的图。
图4为示出经涂覆的状态的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的SEM图像的图。
图5为示出根据本申请的一个实施方案的具有结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的图。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本说明书。
将参照附图详细描述本公开内容的实施方案，以使本领域技术人员可以容易地实施本公开内容。然而，本公开内容可以以各种不同的形式呈现，并且不限于本文描述的实施方案。
在本申请中，除非特别相反地指出，否则某个部分“包括”某些组件的描述意指能够进一步包括另外的组件，并且不排除另外的组件。
在本申请中，某个构件位于另一构件“上”的描述不仅包括一个构件邻接另一构件的情况，而且包括这两个构件之间存在又一构件的情况。
本申请的一个实施方案提供了有机电子器件，其包括：第一电极；设置成与第一电极相对的第二电极；设置在第一电极与第二电极之间的光活性层；以及设置在光活性层与第一电极之间的电子传输层，其中电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。
此外，在光活性层与第二电极之间还可以包括空穴传输层。
在本申请的一个实施方案中，一个或更多个胺基与锌氧化物(ZnO) 纳米颗粒之间的结合的类型可以包括共价结合、化学吸附或物理吸附。
有机电子器件可以选自有机发光器件、有机太阳能电池、有机光电二极管和有机晶体管。
用作有机电子器件的电子传输层的现有锌氧化物(ZnO)纳米颗粒通过作为陷阱位点的存在于表面上的缺陷位点降低有机太阳能电池的效率和长期稳定性，而根据本申请的一个实施方案的有机电子器件通过将胺基结合至锌氧化物(ZnO)纳米颗粒表面并由此减少这样的陷阱位点来有效地提高有机电子器件的性能。
与块状锌氧化物(ZnO)不同，Zn或O位置可以是空的或者可以在锌氧化物(ZnO)纳米颗粒表面上发生其他重排，因此，可能产生陷阱位点。
具有高能量且不稳定的陷阱位点可以通过引起氧化反应而使有机材料分解，并且可以通过形成另一能级而起到储存电子的作用。
通过将胺基结合至锌氧化物(ZnO)纳米颗粒表面，根据本申请的一个实施方案的有机电子器件减少陷阱位点，并且有效地提高有机电子器件的性能。
此外，已知胺基与在光活性层中通常使用的基于富勒烯的材料具有分子间吸引力，并因此，可以起到帮助电子供体材料和电子受体材料的垂直分离的作用，有利于有机电子器件操作。
通过电子供体材料和电子受体材料的垂直分离，产生电子和空穴更顺利地迁移过其到达各个电极的路径，并且有机电子器件的性能可以得到提高。
在电子供体材料和电子受体材料无规混合的体异质结状态下，电子受体材料的电子传输层附近的密度由于富勒烯-胺相互作用而增加，并且在电子供体材料与电子受体材料之间的界面处产生的电子可以通过电子受体材料容易地迁移至电子传输层。因此，电子供体材料在光活性层的上侧具有较高的密度，并且在电子供体材料界面处产生的电子可以通过电子受体材料容易地迁移至电子传输层。
在本申请的一个实施方案中，用于电子传输层的具有一个或更多个结合至所述表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的含量可以大于或等于 0.5重量％且小于或等于10重量％，并且优选大于或等于0.7重量％且小于或等于8重量％。
用于电子传输层的具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物 (ZnO)纳米颗粒的含量意指在制备电子传输层时，用于形成电子传输层的溶液的具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的含量。
形成电子传输层的溶液可以包含具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒和有机溶剂。
有机溶剂可以为1-丁醇、异丙醇或甲醇，但不限于此，只要其为有机溶剂即可。
在本说明书中，有机溶剂可以为醇类溶剂。醇类溶剂的实例可以包括选自乙醇、甲醇、1-丁醇和异丙醇中的一种或更多种类型。
当用于电子传输层的具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的含量为0.5重量％或更大时，易于形成用于形成电子传输层的膜；而当用于电子传输层的具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的含量为10重量％或更小时，可以防止未分散的颗粒的聚集。
在本申请的一个实施方案中，胺基可以为伯胺、仲胺或叔胺。
在本申请的一个实施方案中，胺基可以为伯胺。
仲胺或叔胺比伯胺体积更大，引起降低纳米颗粒之间的导电性的问题，并且由于这样的体积庞大，与光活性层电子受体材料的富勒烯基团的相互作用也可能被削弱。
在本申请的一个实施方案中，锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的直径大于或等于1nm且小于或等于100nm，并且优选大于或等于10nm且小于或等于50nm。当锌氧化物纳米颗粒尺寸满足上述范围时，在确保纳米颗粒分散溶液的稳定性的同时在涂覆时可以确保电子传输层薄膜均匀性和高的堆积密度。
直径为1nm或更大的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒可以防止纳米颗粒状态由于纳米颗粒表面能变得太高而变得不稳定，从而可以防止溶液中的纳米颗粒在没有很好地分散的情况下聚集，并且由于适当的带隙能量而具有优异的导电性。此外，直径为100nm或更小的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒在涂覆时有利于堆积，并且由于不产生空隙而有利于薄膜形成，并因此，薄膜均匀，导致均匀的膜厚度，并因此，器件寿命可以增加。
锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的直径可以通过将锌氧化物(ZnO)纳米颗粒分散在溶液中，并且通过将溶液涂覆在基底上使用动态光散射(DLS) 法来测量，直径还可以用SEM(或TEM)图像来测量。
图4为示出经涂覆的状态的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的SEM图像的图。具体地，可以识别经涂覆的状态的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的形状，并且还可以识别纳米颗粒之间的空隙。
在本申请的一个实施方案中，光活性层包含电子供体材料和电子受体材料。
在另一个实施方案中，光活性层包含第一电子供体材料、第二电子供体材料和电子受体材料。
在光活性层中，电子供体材料形成其中电子和空穴配对的激子，并且激子在电子供体/电子受体之间的界面处分离成电子和空穴。分离的电子和空穴分别迁移至电子供体材料和电子受体材料，并且通过这些被分别收集在第一电极和第二电极中，作为电能的外部用途变得可能。
此外，在本申请中，光活性层可以具有体异质结结构或双层结结构。体异质结结构可以为体异质结(BHJ)型，以及双层结结构可以为双层结型。
在本申请的一个实施方案中，电子供体材料可以包含至少一种类型的电子供体；或者至少一种类型的电子受体与至少一种类型的电子供体的聚合物。电子供体材料可以包含至少一种类型的电子供体。此外，电子供体材料包含至少一种类型的电子受体与至少一种类型的电子供体的聚合物。
具体地，电子供体材料可以为各种聚合物材料和单体材料，例如起始于聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基-己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)的噻吩类、芴类或咔唑类。
具体地，单体材料可以包括选自以下的一种或更多种类型的材料：铜 (II)酞菁、锌酞菁、三[4-(5-二氰基亚甲基甲基-2-噻吩基)苯基]胺、2,4-双 [4-(N,N-二苄基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸、苯并[b]蒽和并五苯。
具体地，聚合物材料可以包括选自以下的一种或更多种类型的材料：聚3-己基噻吩(P3HT)、聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'-7'-二-2- 噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)、聚[2,6-(4,4-双-(2,乙基己基)-4H- 环戊并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)、聚 [2,7-(9,9-二辛基-芴)-交替-5,5-(4,7-二-2-噻吩基-2,1,3-苯并噻二唑)] (PFO-DBT)、聚[[4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6- 二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]](PTB7)和聚 [2,7-(9,9-二辛基-二苯并噻咯)-交替-4,7-双(噻吩-2-基)苯并-2,1,3-噻二唑] (PSiF-DBT)。
在本申请的一个实施方案中，可以使用P3HT、PTB7、PCE-10、小有机分子、共嵌段聚合物等作为电子供体材料，然而，电子供体材料不限于此。
在本申请的一个实施方案中，电子受体材料可以包括富勒烯衍生物或非富勒烯衍生物。
在本申请中，富勒烯衍生物可以为C60至C90富勒烯衍生物。具体地，富勒烯衍生物可以为C60富勒烯衍生物或C70富勒烯衍生物。
在本申请中，C60富勒烯衍生物或C70富勒烯衍生物可以各自独立地选自氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羟基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基，或者相邻两个取代基可以被形成稠环的取代基进一步取代。
在本申请中，富勒烯衍生物可以选自C76富勒烯衍生物、C78富勒烯衍生物、C84富勒烯衍生物和C90富勒烯衍生物。
在本说明书中，C76富勒烯衍生物、C78富勒烯衍生物、C84富勒烯衍生物和C90富勒烯衍生物可以各自独立地选自氢；氘；卤素基团；腈基；硝基；酰亚胺基；酰胺基；羟基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的芳氧基；经取代或未经取代的烷基硫基；经取代或未经取代的芳基硫基；经取代或未经取代的烷基磺酰基；经取代或未经取代的芳基磺酰基；经取代或未经取代的烯基；经取代或未经取代的甲硅烷基；经取代或未经取代的硼基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的包含N、O和S原子中的一者或更多者的杂环基，或者相邻两个取代基可以被形成稠环的取代基进一步取代。
与非富勒烯衍生物相比，富勒烯衍生物由于具有优异的电子-空穴对 (激子)分离能力和电荷迁移率而在效率特性方面是有利的。
在本申请中，电子供体材料和电子受体材料可以在光活性层中形成体异质结(BHJ)。
如上所述的光活性材料可以使用将材料溶解在有机溶剂中然后旋涂溶液等的方法引入光活性层中。在此，光活性层可以使用诸如浸涂、丝网印刷、喷涂、刮刀涂覆或刷涂的方法。
在本申请的一个实施方案中，可以使用PC61BM、PC71BM、ICBA等作为电子受体材料，然而，电子受体材料不限于此。
在本申请的一个实施方案中，电子传输层还包含选自导电氧化物和金属中的一种、两种或更多种。
在本申请的一个实施方案中，电子传输层还包含选自钛氧化物、锌氧化物和碳酸铯中的一种、两种或更多种。
在本申请的一个实施方案中，在有机电子器件中，电子传输层的厚度大于或等于10nm且小于或等于100nm，并且优选大于或等于15nm且小于或等于90nm。
当电子传输层的厚度为10nm或更高时，膜由对于纳米颗粒尺寸适当厚度的电子传输层容易地形成，并因此，可以起到电子传输层的作用。此外，厚度为100nm或更小的电子传输层由于电子传输层的电阻降低而可以防止从光活性层分离的电子不顺利地迁移至电极。
在本申请中，有机电子器件还包括基底，第一电极设置在基底上，并且第一电极可以为阳极。具体地，有机电子器件可以为具有正常结构的有机电子器件。
图1示出了根据本申请的一个实施方案的有机电子器件的一个实例。具体地，图1示出了具有倒置结构的有机电子器件。更具体地，图1示出了具有其中相继层合有基底101、第一电极102、电子传输层103、光活性层104、空穴传输层105和第二电极106的倒置结构的有机电子器件。
在本申请中，可以使用具有优异的透明度、表面光滑度、操作容易性和防水性的基底作为基底。具体地，可以使用玻璃基底、薄膜玻璃基底或透明塑料基底。作为塑料基底，可以以单层或多层形式包括诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK) 和聚酰亚胺(PI)的膜。然而，基底不限于此，并且可以使用在有机电子器件中通常使用的基底。
作为根据本申请的一个实施方案的基底，可以使用玻璃、PET、PI等，然而，基底不限于此。
在本申请中，第一电极可以为阳极，以及第二电极可以为阴极。此外，第一电极可以为阴极，以及第二电极可以为阳极。
在本申请的一个实施方案中，可以使用氧化铟锡(ITO)、Ag纳米线、 PEDOT:PSS、金属网格、碳纳米管、导电聚合物、氟掺杂的二氧化锡(FTO) 等作为第一电极和第二电极，然而，第一电极和第二电极不限于此。
在本申请中，第一电极可以为透明电极。
当第一电极为透明电极时，第一电极可以为导电氧化物，例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。此外，第一电极可以为半透明电极。当第一电极为半透明电极时，其可以用半透明金属例如Ag、Au、Mg、Ca或其合金制备。当使用半透明金属作为第一电极时，有机太阳能电池可以具有微腔结构。
当本说明书的第一电极为透明导电氧化物层时，电极除玻璃和石英板之外可以包括在柔性且透明的材料例如塑料上涂覆有具有导电性的材料的那些，所述塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯 (PS)、聚甲醛(POM)、丙烯腈苯乙烯(AS)树脂(共聚物)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)树脂(共聚物)、三乙酰纤维素(TAC)、聚芳酯(PAR) 等。具体地，可以包括氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、铝掺杂的锌氧化物(AZO)、氧化铟锌(IZO)、ZnO-Ga2O3、ZnO-Al2O3、氧化锑锡(ATO)等，并且更具体地，可以包括ITO。
在本申请中，第二电极可以为金属电极。具体地，金属电极可以包括选自以下的一种、两种或更多种类型：银(Ag)、铝(Al)、铂(Pt)、钨 (W)、铜(Cu)、钼(Mo)、金(Au)、镍(Ni)和钯(Pd)。
在本申请中，有机电子器件可以具有倒置结构。当根据本申请的一个实施方案的有机电子器件具有倒置结构时，第二电极可以为金属电极。具体地，当根据本说明书的一个实施方案的有机电子器件具有倒置结构时，第二电极可以为金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、MoO3/Au、MoO3/Ag、MoO3/Al、 V2O5/Au、V2O5/Ag或V2O5/Al，但不限于此。
本申请的具有倒置结构的有机电子器件可以意指具有一般结构的有机电子器件的阳极和阴极形成在相反方向上。
图2示出了根据本申请的一个实施方案的有机电子器件的一个实例。具体地，图2示出了具有常规结构的有机电子器件。更具体地，图2示出了具有其中相继层合有基底101、第一电极102、空穴传输层105、光活性层104、电子传输层103和第二电极106的常规结构的有机电子器件。
在本申请中，有机电子器件还可以包括有机材料层。有机材料层可以进一步包括选自空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电荷产生层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一个或两个或更多个层。
在本申请的一个实施方案中，空穴传输层材料可以包括通过将空穴有效地传输至光活性层而增加产生的电荷迁移至电极的可能性的材料，但没有特别限于此。
具体地，可以使用叔丁基吡啶(TBP)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂 (LiTFSI)、聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩):聚(4-苯乙烯磺酸酯)[PEDOT:PSS] 等作为空穴传输层，然而，空穴传输层不限于此。
在光活性层的顶部，空穴传输层可以通过诸如旋涂、浸涂、喷墨印刷、凹版印刷、喷涂、刮刀涂覆、棒涂、凹版涂覆、刷涂或热沉积的方法来引入。在这种情况下，通常使用聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩):聚(4-苯乙烯磺酸酯)[PEDOT:PSS]作为导电聚合物溶液，并且作为提取空穴的金属氧化物材料，可以使用钼氧化物(MoOx)、钒氧化物(V2O5)、镍氧化物(NiO)、钨氧化物(WOx)等。
具体地，可以使用PEDOT:PSS、VOx、MoOx、NiO、WO3等作为空穴传输层，然而，空穴传输层不限于此。
x的范围为1至7，并且优选为1至5的整数。
在本说明书中，有机电子器件可以具有卷绕结构。具体地，有机电子器件可以制造成柔性膜形式，并且通过将其卷成圆筒形状，可以制造出具有中空卷绕结构的电子器件。当有机电子器件具有卷绕结构时，其可以以站立位置安装在地面上。以这种方式，在安装有机电子器件的地方的太阳自东向西移动时可以确保光的入射角变为最大的部分。因此，存在通过在太阳出来时吸收尽可能多的光来提高效率的优点。
本申请的一个实施方案提供了用于制造有机电子器件的方法，其包括：准备基底；在基底上形成第一电极；在第一电极上形成电子传输层；在电子传输层上形成光活性层；以及在光活性层上形成第二电极，其中电子传输层包含具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物锌氧化物 (ZnO)纳米颗粒。
本申请的另一个实施方案提供了用于制造有机电子器件的方法，其包括：准备基底；在基底上形成第二电极；在第二电极上形成光活性层；在光活性层上形成电子传输层；以及在电子传输层上形成第一电极，其中电子传输层包含具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。
在本申请的一个实施方案中，在光活性层的形成与第二电极的形成之间还可以包括形成空穴传输层。
在本申请的一个实施方案中，在用于制造有机电子器件的方法中，具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的形成通过以下来形成：制备锌氧化物(ZnO)纳米颗粒，然后将胺基附接至表面；或者在合成锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的同时引入胺基原料。
在用于制造有机电子器件的方法中，锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的合成采用气体合成、固体合成或溶液合成。
可以使用蒸镀或等离子体沉积的方法作为气体合成方法，然而，气体合成方法不限于此。
可以使用研磨或热解的方法作为固体合成方法，然而，固体合成方法不限于此。
可以使用水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法、热注入法、有机金属法、微波合成等作为溶液合成方法，然而，溶液合成方法不限于此。
在本申请的一个实施方案中，在用于制造有机电子器件的方法中，形成电子传输层的方法为旋涂、棒涂机涂覆、狭缝涂覆(slot die)、喷涂或凹版印刷。
在本申请的一个实施方案中，在用于制造有机电子器件的方法中，形成电子传输层的方法为棒涂机涂覆。
发明实施方式
在下文中，将参考实施例详细描述本说明书以具体描述本说明书。然而，根据本说明书的实施例可以被修改为各种不同形式，并且本说明书的范围不应被解释为限于下面描述的实施例。提供本说明书的实施例是为了向本领域普通技术人员更充分地描述本说明书。
实施例1
通过将直径为10nm至30nm的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒与胺基结合来制备具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒，并且将其以2.5重量％含量分散在1-丁醇溶剂中以制备电子传输层溶液。
利用制备的电子传输层溶液，使用棒涂机在玻璃/ITO基底上形成具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒薄膜。之后，通过将所得物在100℃烘箱中干燥10分钟来制备具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒电子传输层。
之后，将作为电子供体材料的P3HT和作为电子受体材料的PC61BM 溶解在有机溶剂中，并将所得物棒涂在电子传输层上以形成体异质结状态的光活性层。
在使光活性层的有机溶剂完全蒸发之后，使用热沉积法形成MoO3/Ag 第二电极，并完成光活性面积为1.00cm2的具有倒置结构的有机电子器件。
实施例2
以与实施例1中相同的方式制造有机电子器件，不同之处在于，在实施例1的制造方法中，制造大面积有机电子器件，并且串联连接几个大面积有机电子器件以制造光活性面积为6.40cm2的有机电子器件模块。
实施例3
以与实施例2中相同的方式制造有机电子器件，不同之处在于，在实施例2的制造方法中，使用PTB7代替P3HT作为电子供体材料。
比较例1
以与实施例1中相同的方式制造有机电子器件，不同之处在于，在实施例1中用其中锌氧化物(ZnO)纳米颗粒分散在1-丁醇溶剂中的电子传输层溶液制备电子传输层。
比较例2
以与实施例2中相同的方式制造有机电子器件，不同之处在于，在实施例2中用其中锌氧化物(ZnO)纳米颗粒分散在1-丁醇溶剂中的电子传输层溶液制备电子传输层。
比较例3
以与实施例3中相同的方式制造有机电子器件，不同之处在于，在实施例3中用其中锌氧化物(ZnO)纳米颗粒分散在1-丁醇溶剂中的电子传输层溶液制备电子传输层。
[表1 ]
Voc(V) Jsc(mA/cm2) FF(％) η(％) ηavg(％)
实施例1 0.974 11.065 0.510 5.50 5.35±0.12
实施例2 4.863 2.029 0.495 4.88 -
实施例3 3.816 3.269 0.556 6.94 -
比较例1 0.966 11.024 0.471 5.02 4.87±0.09
比较例2 4.400 2.082 0.452 4.14 -
比较例3 3.734 3.337 0.516 6.43 -
在表1中，Voc意指开路电压，Jsc意指短路电流，FF意指填充因子，η意指能量转换效率，以及ηavg意指10个有机电子器件的平均能量转换效率。开路电压和短路电流分别为在电压-电流密度曲线的四个象限中的x 轴截距和y轴截距，并且随着这两个值增加，有机电子器件效率优选增加。此外，填充因子为将可以在曲线内绘制的矩形面积除以短路电流和开路电压的乘积的值。当将这三个值除以照射光的强度时，可以获得能量转换效率，并且当该值增加时是优选的。
如表1所示，可以看出，与如比较例1至3中使用不具有结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)的有机电子器件相比，当如实施例1至3中使用具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒薄膜作为有机太阳能电池的电子传输层时，获得高的能量转换效率和优异的填充因子。
当如上所述使用具有一个或更多个结合至表面的胺基的锌氧化物 (ZnO)纳米颗粒薄膜作为有机电子器件的电子传输层时，可以看出，开路电压和填充因子由于胺基端基与光活性层的电子受体材料之间的相互作用而看起来高，并且特别地，胺端基引起ZnO纳米颗粒的表面缺陷钝化，提高了光浸渍的寿命。

Claims (16)

1.一种有机电子器件，包括：
第一电极；
设置成与所述第一电极相对的第二电极；
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层；以及
设置在所述光活性层与所述第一电极之间的电子传输层，
其中所述电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的有机电子器件，还包括在所述光活性层与所述第二电极之间的空穴传输层。
3.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中用于所述电子传输层的所述具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的含量大于或等于0.5重量％且小于或等于10重量％。
4.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的直径大于或等于10nm且小于或等于50nm。
5.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述光活性层包含电子供体材料和电子受体材料。
6.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述电子传输层还包含选自导电氧化物和金属中的一种、两种或更多种。
7.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述电子传输层还包含选自钛氧化物、锌氧化物和碳酸铯中的一种、两种或更多种。
8.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述电子传输层的厚度大于或等于10nm且小于或等于100nm。
9.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述胺基为伯胺。
10.根据权利要求1所述的有机电子器件，其中所述有机电子器件还包括选自空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电荷产生层、电子阻挡层、电子注入层和电子传输层中的一个、两个或更多个有机材料层。
11.一种用于制造有机电子器件的方法，包括：
准备基底；
在所述基底上形成第一电极；
在所述第一电极上形成电子传输层；
在所述电子传输层上形成光活性层；以及
在所述光活性层上形成第二电极，
其中所述电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。
12.一种用于制造有机电子器件的方法，包括：
准备基底；
在所述基底上形成第二电极；
在所述第二电极上形成光活性层；
在所述光活性层上形成电子传输层；以及
在所述电子传输层上形成第一电极，
其中所述电子传输层包含具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒。
13.根据权利要求11或12所述的用于制造有机电子器件的方法，还包括在所述光活性层的形成与所述第二电极的形成之间形成空穴传输层。
14.根据权利要求11或12所述的用于制造有机电子器件的方法，其中，所述具有一个或更多个结合至其表面的胺基的锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的形成通过以下来形成：制备锌氧化物(ZnO)纳米颗粒，然后将胺基附接至其表面；或者在合成锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的同时引入胺基原料。
15.根据权利要求11或12所述的用于制造有机电子器件的方法，其中所述锌氧化物(ZnO)纳米颗粒的合成采用气体合成、固体合成或溶液合成。
16.根据权利要求11或12所述的用于制造有机电子器件的方法，其中电子传输层的形成为棒涂机涂覆。
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