一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，解決現有的制備方法得到的有機太陽能電池光活性層薄膜表面高度起伏過大和溶液干燥速率過慢的問題。該方法采用基礎溶劑和添加溶劑形成混合溶劑，然后將電子給體材料P3HT和電子受體材料PC61BM加入混合溶劑形成混合溶液，通過噴墨打印裝置沉積到設置有空穴注入層和透明導電層的基底表面，溶液干燥后即得到有機太陽能電池光活性層薄膜，所述的基礎溶劑為氯苯，添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘。本發明專利技術的方法形成的光活性層薄膜表面粗糙度低，最大表面高度起伏小，且相分離尺寸小，P3HT相中可形成微晶結構，加工過程薄膜更易干燥。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術 屬于太陽能電池領域，具體涉及一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法。
技術介紹
有機太陽能電池通過有機半導體的光活性層吸收太陽能并將其轉化為電能。由于其具有結構簡單、可溶液方式低成本大面積印刷及兼容柔性輕型的塑料基底等特點，成為移動便攜能源和新型清潔能源的理想解決方案。有機太陽能電池光活性層是決定太陽能電池能量轉換效率的關鍵因素。目前較為廣泛使用的有機太陽能電池光活性層材料電子給體材料主要為聚3-己基噻吩(以下簡稱P3HT)，電子受體材料主要為2ALPHA-苯基-1，2(2ALPHA)_高[5，6]富勒烯-C60-LH-2ALPHA-丁酸甲酯(以下簡稱PC61BM)。主要采用的光活性層沉積方法包括旋涂、刮涂、流延涂覆、噴霧涂覆和噴墨打印等方法，其中流延涂覆、噴霧涂覆和噴墨打印可適用于連續大面積的規模化工業生產中。相對流延涂覆和噴霧涂覆，噴墨打印的光活性層厚度控制精確，具有微米級分辨率的二維圖案化功能，可實現全數字圖形輸出，加工過程靈活且可數字化高精度控制。結合打印墨水和打印過程控制，可以實現更寬的光活性層微結構調控。鑒于光活性層厚度和微結構對有機太陽能電池性能的決定性影響，以及噴墨打印技術加工光活性層的有效性和靈活性，使噴墨打印光活性層成為實現高性能有機太陽能電池加工的有效手段。美國Konarka 公司(Advanced Materials 2007 年第 19 卷 3973 到 3978 頁，NanoLetters 2008 年第 8 卷 2806-2813 頁，Journal of Materials Chemistry 2009 年第 19 卷5398至5404頁)采用純四氫萘以及二氯苯和三甲苯1/1混合的溶劑配置溶液，通過噴墨打印實現了有機太陽能電池光活性層的沉積。但該溶液加工薄膜的表面高度起伏過大，已經接近200納米，嚴重影響有機太陽能電池性能。同時以上溶劑沸點過高，揮發困難，使薄膜干燥時間延長而不利于高速印刷的工業生產，并導致薄膜微結構可控性差、干燥過程能耗升聞等問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有的制備方法得到的有機太陽能電池光活性層薄膜表面高度起伏過大和溶液干燥速率過慢的問題，而提供一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法。為達到上述專利技術目的，本專利技術采用了如下技術方案本專利技術提供一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，包括如下步驟步驟一將基礎溶劑和添加溶劑混合，形成混合溶劑，稱取電子給體材料P3HT和電子受體材料PC61BM，加入混合溶劑中溶解，形成混合溶液；所述的基礎溶劑為氯苯，添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘，混合溶劑中基礎溶劑和添加溶劑的體積百分比為(80% 98%) (2% 20%)；步驟二 將步驟一得到的混合溶液通過噴墨打印裝置沉積到設置有空穴注入層和透明導電層的基底表面，打印液層的厚度為10 50微米，基底表面溫度為20 35°C，溶液干燥后即得到有機太陽能電池光活性層薄膜。優選的是，所述的步驟一中電子給體材料與電子受體材料的質量比為0.8 1.5:1.0ο優選的是，所述的步驟一中電子給體材料與電子受體材料的質量比為1:1。優選的是，所述的步驟一混合溶液中電子給體材料和電子受體材料的總質量體積濃度為5暈克/暈升 20暈克/暈升。 優選的是，所述的步驟一混合溶液是在40_70°C攪拌下溶解后得到。優選的是，所述的步驟二中空穴注入層為聚乙撐二氧噻吩，透明導電層為銦錫氧化物。本專利技術的有益效果本專利技術提供一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，該方法先將基礎溶劑和添加溶劑混合，形成混合溶劑，稱取電子給體材料P3HT和電子受體材料PC61BM,加入混合溶劑中溶解，形成混合溶液；所述的基礎溶劑為氯苯，添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘，混合溶劑中基礎溶劑和添加溶劑的體積百分比為(80% 98%)(2% 20%);然后將得到的混合溶液通過噴墨打印裝置沉積到設置有空穴注入層和透明導電層的基底表面，溶液干燥后即得到有機太陽能電池光活性層薄膜。本專利技術采用了氯苯為基礎溶劑，該溶劑對P3HT和PC61BM均有良好溶解性，可以保證打印溶液的溶解性和穩定性，其沸點和揮發性能夠兼顧墨水穩定噴墨打印和溶液快速干燥的要求，在穩定打印的基礎上利于快速干燥而提高生產效率，且氯苯的低粘度有利于打印液膜的流平性，促進形成表面光滑的薄膜；在基礎溶劑中添加低于20%質量百分比的高沸點高粘度的PC61BM的良溶劑作為添加溶劑，這將有利于在薄膜干燥過程后期，溶液形成凝膠狀態，其中以低揮發性的添加溶劑為主，添加溶劑慢揮發可促進PC61BM相在光活性層薄膜表層的分布，并使P3HT分子鏈段進一步運動形成微區結晶，提高分子尺度的有序性而提高光活性層載流子傳輸能力，提高由其加工的有機太陽能電池性能。與已有技術相比，本專利技術的方法形成的光活性層薄膜表面粗糙度低，最大表面高度起伏在59. 9納米 143. 8納米之間，且相分離尺寸小，P3HT相中可形成微晶結構利于載流子傳輸和電荷收集，并具有加工過程薄膜更易干燥的優點。附圖說明圖I為本專利技術噴墨打印裝置的結構原理圖；圖2為實施例I得到的有機太陽能電池光活性層薄膜的原子力顯微鏡表面形貌片；圖3為實施例I得到的有機太陽能電池光活性層薄膜的原子力顯微鏡相片；圖4為實施例2得到的有機太陽能電池光活性層薄膜的原子力顯微鏡表面形貌片；圖5為實施例3得到的有機太陽能電池光活性層薄膜的原子力顯微鏡表面形貌片；圖6為實施例6得到的有機太陽能電池光活性層薄膜的原子力顯微鏡表面形貌片。具體實施例方式為了進一步了解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術的優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為了進一步說明本專利技術的特征和優點并不是對本專利技術專利要求的限制。本專利技術提供一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，包括如下步驟步驟一將基礎溶劑和添加溶劑混合，形成混合溶劑，稱取電子給體材料P3HT(聚3-己基噻吩)和電子受體材料PC61BM (2ALPHA-苯基-1，2(2ALPHA)_高[5,6]富勒 烯-C60-LH-2ALPHA-丁酸甲酯)，加入混合溶劑中溶解，形成混合溶液；所述的基礎溶劑為氯苯，添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘，混合溶劑中基礎溶劑和添加溶劑的體積百分比為(80% 98%) (2% 20%)；步驟二 將步驟一得到的混合溶液通過噴墨打印裝置沉積到設置有空穴注入層和透明導電層的基底表面，打印液層的厚度為10 50微米，基底表面溫度為20 35°C，溶液干燥后即得到有機太陽能電池光活性層薄膜。按照本專利技術，所述的基礎溶劑為氯苯，該溶劑對P3HT和PC61BM均有良好溶解性，可以保證打印溶液的溶解性和穩定性，其沸點和揮發性能夠兼顧墨水穩定噴墨打印和溶液快速干燥的要求，在穩定打印的基礎上利于快速干燥而提高生產效率，且氯苯的低粘度有利于打印液膜的流平性，促進形成表面光滑的薄膜；在基礎溶劑中添加低于20%質量百分比的高沸點高粘度的PC6IBM的良溶劑作為添加溶劑，所述的添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘，沸點在160-220°C之間。在薄膜干燥過程后期，溶液形成凝膠狀態，其中以低揮發性的添加溶劑為主，其慢揮發可促進PC61B本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：將基礎溶劑和添加溶劑混合，形成混合溶劑，稱取電子給體材料P3HT和電子受體材料PC61BM，加入混合溶劑中溶解，形成混合溶液；所述的基礎溶劑為氯苯，添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘，混合溶劑中基礎溶劑和添加溶劑的體積百分比為（80%～98%）：（2%～20%）；步驟二：將步驟一得到的混合溶液通過噴墨打印裝置沉積到設置有空穴注入層和透明導電層的基底表面，打印液層的厚度為10～50微米，基底表面溫度為20～35℃，溶液干燥后即得到有機太陽能電池光活性層薄膜。
【技術特征摘要】
1.一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一將基礎溶劑和添加溶劑混合，形成混合溶劑，稱取電子給體材料P3HT和電子受體材料PC61BM，加入混合溶劑中溶解，形成混合溶液；所述的基礎溶劑為氯苯，添加溶劑為鄰二氯苯、四氫萘、三甲苯或氯萘，混合溶劑中基礎溶劑和添加溶劑的體積百分比為(80% 98%) (2% 20%)； 步驟二 將步驟一得到的混合溶液通過噴墨打印裝置沉積到設置有空穴注入層和透明導電層的基底表面，打印液層的厚度為10 50微米，基底表面溫度為20 35°C，溶液干燥后即得到有機太陽能電池光活性層薄膜。2.根據權利要求I所述的一種有機太陽能電池光活性層薄膜的噴墨打印制備方法，其特征在于，所述的步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓艷春，丁艷，邢汝博，劉劍剛，孫岳，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發明
國別省市：
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