CN113140681B - 一种含氧化铁界面层的有机光伏器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件，其结构从下至上依次为电极基底、电子传输层、活性层、空穴传输层和金属薄膜电极，所述电极基底为ITO或FTO导电基底；所述电子传输层是非晶态的氧化铁薄膜，其厚度为20~30nm，活性层为以共轭聚合物作为有机给体、以富勒烯烃衍生物或有机小分子作为有机受体组成的有机聚合物，厚度为100~300nm，空穴传输层为氧化钼薄膜、厚度为8~10nm，金属薄膜电极为银电极、厚度为80~100nm。本发明制备的非晶态氧化铁薄膜，用做有机光伏器件的电子传输层，具有优异的导电性，制备的有机光伏器件ITO/Fe2O3/PM6:Y6/MoO3/Ag的短路电流密度25.7mA/cm3，开路电压为0.82V，填充因子为0.63，光电转换效率为12.1%，具有生产成本低，生产效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机光伏器件制备技术领域，具体涉及一种含氧化铁界面层的有机光伏器件及其制备方法。
背景技术
有机光伏器件的性能，通常通过以下几个参数来衡量：短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化效率。近年来，对于提高有机光伏器件的性能，常常是通过活性层中给体、受体材料的设计与合成；调整有机光伏器件的整体结构；调控活性层的形貌结构或者对界面层进行调整。目前，金属氧化物界面层相对于导电聚合物在制备成本、器件稳定性方面具有明显的优势，因而越来越受到业界的重视，其中较为常见的金属氧化物是ZnO、CuO、TiO2、MoO3、NiO、WO3、AgO等。
作为n型半导体氧化物的氧化铁，与氧化锌（ZnO）、氧化钛（TiO2）等金属氧化物一样，原理上也可作电子传输层，但实际应用中晶态结构的氧化铁光生载流子的效率低。且由于氧化铁薄膜制备过程中，需要进行高温退火形成晶体结构，如专利申请CN101693600A以六水合氯化铁为铁源制备溶胶，在400~500℃下热处理，制备氧化铁薄膜；专利申请CN103184443A在ITO基底上涂覆氯化铁胶体，在350℃下焙烧，重复涂覆、焙烧，最后一次在550℃下焙烧的晶态结构氧化铁薄膜。而目前有关非晶态氧化铁作为有机光伏器件电子传输层的研究还少有报道，这是由于未经高温退火（>200℃）得到的氧化铁薄膜往往在表面粗糙度、薄膜均匀性、致密性、导电性等方面存在问题，导致电子-空穴对在界面处复合增大，影响器件性能的输出，因而这样的界面层结构就不太适用于有机光伏器件中。
发明内容
本发明目的在于提供一种以非晶态氧化铁薄膜为界面层的有机光伏器件。
本发明另一目的是提供上述含有非晶态氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，该方法成本低廉、操作简单，制备的非晶态氧化铁薄膜导电性能优异。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件，其结构从下至上依次为电极基底、电子传输层（下界面层）、活性层、空穴传输层（上界面层）和金属薄膜电极，其特征在于：所述电极基底为ITO或FTO导电基底；所述电子传输层是非晶态的氧化铁薄膜，其厚度为20~30nm，活性层为有机聚合物，厚度为100~300nm，空穴传输层为氧化钼薄膜、厚度为8~10nm，金属薄膜电极为银电极、厚度为80~100nm，所述有机聚合物是以共轭聚合物作为有机给体、以富勒烯烃衍生物或有机小分子作为有机受体组成。
进一步，上述有机聚合物包括但不限于PTB7-Th:PC71BM、PM6:Y6或P3HT:PCBM。
优选的，所述有机聚合物为PM6:Y6。
进一步，上述非晶态氧化铁薄膜以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5~10℃温度下以700~800rpm搅拌3~5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400~500rpm持续搅拌2~7h后静置陈化2~6h制备前驱液，然后将前驱液涂覆在预处理后的基底上，然后将涂覆后的基底置于140~150℃下热处理25~40min制得。
上述醋酸铁、醇类有机物和胺类有机物的质量体积比为0.1g：1~15mL：0.1~0.3mL。
本发明制备的非晶态氧化铁薄膜具有优异的均匀性和致密性，粗糙度低至2.2nm，在516nm处具有91.2%的高透光率，方阻为13.2Ω（基底方阻为12Ω），在有机光伏器件中具有优异光电性能。
一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，依次包括基底预处理、制备电子传输层、制备活性层、制备空穴传输层和制备金属电极层，其特征在于：具体是将基底预处理后，以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5~10℃温度下以700~800rpm搅拌3~5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400~500rpm持续搅拌2~7h后静置陈化2~6h形成前驱液，然后将前驱液涂覆在预处理后的基底上，然后将涂覆后的基底置于140~150℃下热处理25~40min形成电子传输层，再以共轭聚合物为有机给体，富勒烯衍生物或有机小分子为有机受体配制混合溶液，在电子传输层表面旋涂制备活性层，最后蒸镀氧化钼空穴传输层和银电极层。
进一步，所述有机给体包括但不限于PBDB-T、PBDB-T-2Cl、P3HT、PM6、PTB7或PTB7-Th等，有机受体包括但不限于：PC61BM、PC71BM、Y6、N2200、ITIC或IT4F等。
优选的，有机给体为PM6，有机受体为Y6。
在使用醋酸铁溶解在上述混合有机溶剂中制备前驱液，在不采用高温退火时（>200℃），我们发现若前驱液中Fe3+浓度较高，沉积的薄膜表面粗糙度较高，导致薄膜的透光性下降（膜呈现出黄色），同时，薄膜表面平整度下降，表面缺陷大，其导电性能也受到影响，但是Fe3+浓度较低，前驱液中胶体颗粒的聚集程度较低，导致涂覆沉积形成的薄膜均匀性差，致密性较低，氧化铁薄膜导电性不好。溶胶-凝胶前驱液胶体颗粒形成过程中，胶体颗粒的大小与搅拌速率呈正相关，本发明在较低浓度的Fe3+环境下，通过高速剧烈搅拌，促进铁源在上述有机溶剂中的充分溶解，并在溶解过程中形成较大的溶胶胶体颗粒，然后在持续5~10℃的低温环境下降低搅拌速率，使得前驱液在搅拌过程中形成较小的胶体颗粒，并且通过低温环境促进了不同尺寸的胶体颗粒更好的聚集，并长时间维持其良好的聚集状态。由于氧化铁在醇和胺类有机溶剂形成中性或偏碱性环境中稳定性优异。利用前驱液制备薄膜过程中，在140~150℃范围内制备的氧化铁薄膜时，该退火温度降低了聚集状态下的胶体颗粒的迁移率和结晶性，从而促进前驱液中不同尺寸的胶体颗粒的高度聚集、紧密排列，缩小了胶体颗粒之间的孔隙，降低了孔隙缺陷，从而降低了薄膜粗糙度，生成的非晶态氧化铁稳定附着在基底表面，不采用高温退火（>200℃）也能形成均匀、致密的氧化铁薄膜。且在140~150℃退火温度下，薄膜结构的无序性较大，存在的氧空位较多，电阻率低，利于电子高速传输。
进一步，上述醇类有机溶剂可选用乙醇、丙醇、乙二醇或乙二醇甲醚等，上述胺类有机溶剂可选用乙二胺、乙醇胺或异丙醇胺等。
上述醇类有机溶剂优选为乙二醇甲醚，胺类有机溶剂优选为为异丙醇胺。
进一步，上述醋酸铁、醇类有机溶剂和胺类有机溶剂的质量体积比0.1g：1~15mL：0.1~0.3mL。
进一步，上述涂覆是采用旋涂，旋涂转速为2500~3000rpm，旋涂30s，涂覆厚度为20~30nm。
进一步，上述基底预处理是将基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用。
进一步，上述制备活性层具体是以共轭聚合物为有机给体，富勒烯烃研生物或小分子为有机受体，有机给体和有机受体的质量比为1:1.2~1.5，用有机溶剂在常温下以400rpm的速率搅拌溶解，得混合溶液，以2000~3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30~40s，沉积形成厚度为100~300nm的活性层薄膜。
最具体的，一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤1：基底预处理
将ITO或FTO基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用；
步骤2：制备电子传输层
（1）前驱液配制：以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5~10℃温度下以700~800rpm搅拌3~5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400~500rpm持续搅拌2~7h后静置陈化2~6h，其中醋酸铁、醇类有机溶剂和胺类有机溶剂的质量体积比为0.1g：15~25mL：0.1~0.3mL，所述醇类有机溶剂可选用乙醇、丙醇、乙二醇或乙二醇甲醚，上述胺类有机溶剂可选用乙二胺、乙醇胺或异丙醇胺；
（2）沉积薄膜：将步骤（1）配制的前驱液以旋涂的方式涂覆在预处理后的基底上，涂覆厚度为20~30nm，然后将涂覆了前驱液的基底置于140~150℃下热处理25~40min；
步骤3：制备活性层
以PM6为有机给体、Y6为有机受体，PM6和Y6的质量比为1:1.2~1.4，用含有质量浓度为0.5%氯萘的氯仿溶剂溶解PM6:Y6得混合溶液，二者的总浓度为16mg/mL，以2000~3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30~40s，沉积形成厚度为100~120nm的活性层薄膜；
步骤4：制备空穴传输层和电极层
将制备了活性层的基底置于真空蒸镀仓中，依次蒸镀8~10nm厚的氧化钼空穴传输层和厚度为80~100nm的银电极层。
本发明具有如下技术效果：
本发明制备出均匀性好，致密性优异，粗糙度低的非晶态氧化铁薄膜，用做有机光伏器件的电子传输层，具有优异的电子传输性能，克服了电子-空穴对在氧化铁界面层易发生复合的技术难点，制备的有机光伏器件ITO/Fe2O3/PM6:Y6/MoO3/Ag的短路电流密度为25.7mA/cm2，开路电压为0.82V，填充因子为0.63，光电转换效率为12.1%，与相同条件下的氧化锌作为电子传输层的性能相当，相较于氧化锌和晶态氧化铁界面层而言具有生产成本低，生产效率高的优点。
附图说明
图1：本发明制备的非晶态氧化铁薄膜的XRD衍射图。
图2：本发明制备的非晶态氧化铁薄膜的扫描电镜图。
图3：本发明制备的非晶态氧化铁薄膜的光学透过率曲线图。
图4：本发明制备的以非晶态氧化铁为界面层的有机光伏器件的J-V曲线图。
图5：对比例2制备的非晶态氧化铁为界面层的有机光伏器件的J-V曲线图。
图6：对比例3制备的晶态结构氧化铁为界面层的有机光伏器件的J-V曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤1：基底预处理
将将1.5 cm×1.5 cm的ITO基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用；
步骤2：制备电子传输层
（1）前驱液配制：以醋酸铁为铁源，溶解在以乙二醇甲醚和异丙醇胺形成的混合有机溶剂中，在6℃温度下以750rpm搅拌4h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至450rpm持续搅拌2.5h后静置陈化4h，其中醋酸铁、乙二醇甲醚和异丙醇胺的质量体积比为0.1g：5mL：0.25mL；
（2）沉积薄膜：将步骤（1）配制的前驱液以旋涂的方式涂覆在预处理后的基底上，涂覆厚度为24nm，然后将涂覆了前驱液的基底置于145℃下热处理30min；
步骤3：制备活性层
以PM6为有机给体、Y6为有机受体，PM6和Y6的质量比为1:1.2，用含有质量浓度为0.5%氯萘的氯仿溶剂在400rpm下搅拌溶解PM6和Y6得混合溶液，二者的总浓度为16mg/mL，以2500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30s，沉积形成厚度为100nm的活性层薄膜；
步骤4：制备空穴传输层和电极层
将制备了活性层的基底置于真空蒸镀仓中，依次蒸镀8nm厚的氧化钼空穴传输层和厚度为80nm的银电极层。
本实施例制备的非晶态氧化铁薄膜对应的XRD衍射图如图1所示，可以看出，图中没有发现晶体结构的衍射峰出现，可以明确本发明制备的薄膜属于非晶态结构的氧化铁薄膜。由图2可知，本发明中制备的非晶态氧化铁薄膜致密性、均匀性优异、孔隙缺陷少，通过原子力显微镜测得其表面粗糙度为2.2nm。
分别以无涂覆的ITO基底和采用本发明方法涂覆有氧化铁薄膜的ITO基底为检测对象，进行光透过率和导电性能检测：
光透过率检测：
采用紫外-可见-近红外吸收光谱仪检测薄膜的光透过率，测得ITO基底的透过率在400～900 nm区间为87.8%～91.9%，516nm处的最大透过率为91.9%；而本发明制备的涂覆有氧化铁薄膜的基底ITO在400～900 nm区间的透过率为77%～91.2%，516 nm处的最大透过率为91.2%，具体参见附图3。可见，采用本发明方法所制备得到的氧化铁薄膜光透过率高。
导电性能检测：
采用四探针测试仪测得，基底ITO的方阻约为12Ω；采用本发明方法在基底ITO上涂覆有氧化铁薄膜的产物的方阻约在13.2Ω。可以看出本发明制备的非晶态氧化铁薄膜具有优异的导电性能。
对比例1
以醋酸锌为原料溶解在乙二醇甲醚和乙醇胺中，醋酸锌、乙二醇甲醚和乙醇胺的质量体积比为1 g: 10 ml: 0.28 ml，制备前驱液，旋涂在预处理后的ITO基底上，然后在250℃下退火处理，制备氧化锌薄膜，替换实施例1中的非晶态氧化铁薄膜层作为电子传输层，形成ITO/ZnO/PM6:Y6/MoO3/Ag器件，作为对比例1。并按照实施例1的方法制备了无电子传输层的ITO/PM6:Y6/MoO3/Ag器件作为空白对照组。通过3组器件的性能检测来确定本发明中非晶态氧化铁作为电子传输层的效果。
经过检测，其J-V曲线如图4所示，无电子传输层的ITO/PM6:Y6/MoO3/Ag器件的短路电流为20.8 mA/cm2，开路电压为0.47 V，填充因子为0.32，效率为3.12%，以氧化锌薄膜为电子传输层的ITO/ZnO/PM6:Y6/MoO3/Ag器件的短路电流为23.8 mA/cm2，开路电压为0.82V，填充因子为0.63，效率为12.3%，而实施例1制备的以非晶态氧化铁为电子传输层的ITO/Fe2O3/PM6:Y6/MoO3/Ag器件的短路电流为25.7 mA/cm2，开路电压为0.82 V，填充因子为0.57，效率为12.1%，测试结果如图4所示。采用本发明方法所制备得到的非晶态氧化铁薄膜作为电子传输层的器件中的短路电流密度最大，器件的综合性能与氧化锌器件性能相当，但是相较于氧化锌电子传输层而言生产成本更低。可见，采用本发明方法所制备得到的氧化铁界面确实可以作为电子传输层提高有机光伏器件的性能。
对比例2
本对比例中配置前驱液是采用醋酸铁为铁源，溶解在以乙二醇甲醚和异丙醇形成的混合有机溶剂中，在20℃（常温）温度下以600rpm搅拌8h，然后静置陈化4h，其中醋酸铁、乙二醇甲醚和异丙醇的质量体积比为1g：10mL：0.25mL；其余步骤与实施例1相同，制备出非晶态氧化铁薄膜替换实施例1中的非晶态氧化铁薄膜，制成相应的ITO/Fe2O3/PM6:Y6/MoO3/Ag器件。
对比例2在常温下配置较高浓度的前驱液，制备的非晶态氧化铁薄膜均匀性较差，致密性相对较差，表面粗糙度高达12.2nm。其光透过率较低，在516nm处的最大透过率为81.2%，方阻为18.4Ω。
采用相同的方法对对比例2制备的器件进行性能测试，其J-V曲线如图5所示：该器件短路电流为该器件短路电流为22.59 mA/cm2，开路电压为0.647 V，填充因子为0.441，效率为6.44%。
对比例3
按照实施例1的方法和配方配制相同的前驱液，在预处理后的ITO基底上旋涂前驱液后，将基底加热至450℃，制得晶态结构的氧化铁薄膜，让后按照实施例1的步骤继续制备出相同的活性层、空穴传输层和电极层，形成ITO/Fe2O3/PM6:Y6/MoO3/Ag器件。
采用相同的方法对对比例3制备的以晶态结构的氧化铁作为电子传输层器件进行性能测试，其J-V曲线如图6所示：该器件短路电流为17.73 mA/cm2，开路电压为0.238 V，填充因子为0.30，效率为1.26%。可见，采用本发明方法所制备得到的非晶态氧化铁界面确实可以作为电子传输层提高有机光伏器件的性能。
根据以上内容可以看出，本发明方法制备的非晶态的氧化铁薄膜电子传输层的形貌结构良好,薄膜均匀性、致密性高，表面粗糙度低，可增强电荷在活性层与氧化铁之间的转移，抑制电子-空穴的复合；同时，以及电子从氧化铁界面至电极ITO间的传输也十分良好，所得短路电流最大；此外，采用该方法制得的透明的氧化铁界面层几乎不会影响活性层对光的吸收。
实施例2
一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，按如下步骤进行：
步骤1：基底预处理
将FTO基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用；
步骤2：制备电子传输层
（1）前驱液配制：以醋酸铁为铁源，溶解在以丙醇和异丙醇胺形成的混合有机溶剂中，在10℃温度下以700rpm搅拌5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至500rpm持续搅拌2h后静置陈化6h，其中醋酸铁、丙醇和异丙醇胺的质量体积比为0.1g：1mL：0.3mL；
（2）沉积薄膜：将步骤（1）配制的前驱液以旋涂的方式涂覆在预处理后的基底上，涂覆厚度为20nm，然后将涂覆了前驱液的基底置于150℃下热处理25min；
步骤3：制备活性层
以PTB7-Th为有机给体、PC71BM为有机受体，PTB7-Th和PC71BM的质量比为1:1.5，用含有质量浓度为3%的1,8-二碘辛烷的氯苯溶剂在400rpm下搅拌溶解PTB7-Th和PC71BM得混合溶液，二者的总浓度为25mg/mL，以3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为40s，沉积形成厚度为300nm的活性层薄膜；
步骤4：制备空穴传输层和电极层
将制备了活性层的基底置于真空蒸镀仓中，依次蒸镀10nm厚的氧化钼空穴传输层和厚度为100nm的银电极层。
制备的有机光伏器件为ITO/Fe2O3/PTB7-Th:PC71BM/MoO3/Ag的短路电流为18.48mA/cm2，开路电压为0.77 V，填充因子为0.64，效率为9.11%。
实施例3
一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤1：基底预处理
将ITO基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用；
步骤2：制备电子传输层
（1）前驱液配制：以醋酸铁为铁源，溶解在以乙二醇和乙醇胺形成的混合有机溶剂中，在5℃温度下以800rpm搅拌3h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至500rpm持续搅拌2h后静置陈化2h，其中醋酸铁、乙二醇和乙醇胺的质量体积比为0.1g：15mL：0.1mL；
（2）沉积薄膜：将步骤（1）配制的前驱液以旋涂的方式涂覆在预处理后的基底上，涂覆厚度为30nm，然后将涂覆了前驱液的基底置于140℃下热处理40min；
步骤3：制备活性层
以PM6为有机给体、Y6为有机受体，PM6和Y6的质量比为1:1.3，用含有质量浓度为0.5%氯萘的氯仿溶剂在400rpm下搅拌溶解PM6和Y6得混合溶液，二者的总浓度为16mg/mL，以2000rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为40s，沉积形成厚度为200nm的活性层薄膜；
步骤4：制备空穴传输层和电极层
将制备了活性层的基底置于真空蒸镀仓中，依次蒸镀8nm厚的氧化钼空穴传输层和厚度为80nm的银电极层。
Claims (9)
1.一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件，其结构从下至上依次为电极基底、电子传输层（下界面层）、活性层、空穴传输层（上界面层）和金属薄膜电极，其特征在于：所述电极基底为ITO或FTO导电基底；所述电子传输层是非晶态的氧化铁薄膜，其厚度为20 ~ 30nm，活性层为有机聚合，厚度为100 ~ 300nm，空穴传输层为氧化钼薄膜、厚度为8 ~ 10nm，金属薄膜电极为银电极、厚度为80 ~ 100nm，所述有机聚合物是以共轭聚合物作为有机给体、以富勒烯烃衍生物或有机小分子作为有机受体组成。
2.如权利要求1所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件，其特征在于：所述非晶态氧化铁薄膜是以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5 ~ 10℃温度下以700 ~ 800rpm搅拌3 ~ 5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400 ~500rpm持续搅拌2 ~ 7h后静置陈化2 ~ 6h制备前驱液，然后将前驱液涂覆在预处理后的基底上，然后将涂覆后的基底置于140 ~ 150℃下热处理25 ~ 40min制得。
3.如权利要求1所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，依次包括基底预处理、制备电子传输层、制备活性层、制备空穴传输层和制备金属电极层，其特征在于：具体是将基底预处理后，以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5 ~ 10℃温度下以700 ~ 800rpm搅拌3 ~ 5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400 ~ 500rpm持续搅拌2 ~ 7h后静置陈化2 ~ 6h形成前驱液，然后将前驱液涂覆在预处理后的基底上，然后将涂覆后的基底置于140 ~ 150℃下热处理25 ~ 40min形成电子传输层，再以共轭聚合物为有机给体、以富勒烯烃衍生物或有机小分子为有机受体配制混合溶液，在电子传输层表面旋涂沉积活性层，最后蒸镀氧化钼空穴传输层和银电极层。
4.如权利要求3所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述醇类有机溶剂可选用乙醇、丙醇、乙二醇或乙二醇甲醚，所述胺类有机溶剂可选用乙二胺、乙醇胺或异丙醇胺。
5.如权利要求3或4所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述醋酸铁、醇类有机溶剂和胺类有机溶剂的质量体积比0.1g：1 ~ 15mL：0.1 ~0.3mL。
6.如权利要求5所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述基底预处理是将基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用。
7.如权利要求3、4和6任一项所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述制备活性层具体是以共轭聚合物为有机给体，富勒烯烃研生物或小分子为有机受体，有机给体和有机受体的质量比为1:1.2 ~ 1.5，用有机溶剂搅拌溶解有机给体和有机受体，得混合溶液，以2000 ~ 3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30 ~ 40s，沉积形成厚度为100 ~ 300nm的活性层薄膜。
8.如权利要求5所述的一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于：所述制备活性层具体是以共轭聚合物为有机给体，富勒烯烃研生物或小分子为有机受体，有机给体和有机受体的质量比为1:1.2 ~ 1.5，用有机溶剂搅拌溶解有机给体和有机受体，得混合溶液，以2000 ~ 3500rpm将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，旋涂时间为30 ~ 40s，沉积形成厚度为100 ~ 300nm的活性层薄膜。
9.一种含有氧化铁界面层的有机光伏器件的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤1：基底预处理
将ITO或FTO基底置于去离子水中超声10min，用无尘布轻揉除污物，之后置于去离子水中超声10min，然后将基底依次置于丙酮、氯仿、异丙醇各超声10min，最后将基底置于烘箱中烘干备用；
步骤2：制备电子传输层
（1）前驱液配制：以醋酸铁为铁源，溶解在以醇类有机溶剂和胺类有机溶剂形成的混合有机溶剂中，在5 ~ 10℃温度下以700 ~ 800rpm搅拌3 ~ 5h，然后保持温度不变，将搅拌速率降至400 ~ 500rpm持续搅拌2 ~ 7h后静置陈化2 ~ 6h，其中醋酸铁、醇类有机溶剂和胺类有机溶剂的质量体积比为0.1g：1 ~ 15mL：0.1 ~ 0.3mL，所述醇类有机溶剂可选用乙醇、丙醇、乙二醇或乙二醇甲醚，上述胺类有机溶剂可选用乙二胺、乙醇胺或异丙醇胺；
（2）沉积薄膜：将步骤（1）配制的前驱液以旋涂的方式涂覆在预处理后的基底上，涂覆厚度为20 ~ 30nm，然后将涂覆了前驱液的基底置于140 ~ 150℃下热处理25 ~ 40min；
步骤3：制备活性层
以PM6为有机给体、Y6为有机受体，PM6和Y6的质量比为1:1.2 ~ 1.4，用含有质量浓度为0.5%氯萘的氯仿溶剂溶解PM6:Y6得混合溶液，二者的总浓度为16mg/mL，将混合溶液旋涂在非晶态氧化铁薄膜表面，沉积形成厚度为100 ~ 120nm的活性层薄膜；
步骤4：制备空穴传输层和电极层
将制备了活性层的基底置于真空蒸镀仓中，依次蒸镀8 ~ 10nm厚的氧化钼空穴传输层和厚度为80 ~ 100nm的银电极层。
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2021
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