一种本征可拉伸有机太阳能电池的制备方法

1.本发明涉及有机光电技术领域，特别是涉及一种本征可拉伸有机太阳能电池的制备方法。


背景技术：

2.随着化石能源的不断消耗和环境问题的日益严重，绿色清洁能源越来越受到广泛的关注。取之无尽、用之不竭的太阳能为人类的生产生活提供了新的能源保障。此外，智能可穿戴电子设备得到了快速发展，然而便携可穿戴的能源设备成为了限制其应用的另一个难题。因此制备出高效、高可拉伸的便携式可穿戴能源设备有利于新型可穿戴设备的进一步发展。
3.有机太阳能电池具备质轻、柔性、多彩和可大面积卷对卷生产等优势，展现出了广泛的应用前景。目前有机太阳能电池的能量转换效率已经超过了19％，基本可以满足商业化使用。然而，作为有机太阳能电池的重要应用，可拉伸太阳能电池的研究进展却极为缓慢，主要原因包括：(1)对于可拉伸太阳能电池而言，高透明性、高导电性和高可拉伸性的柔性底部电极是必不可少的，如何保证三者的协同发展是一个难题；(2)底部电极的可拉伸性和导电性将会严重影响到电池的整体性能。因此，制备一种高可拉伸性、高效率的本征可拉伸性有机太阳能电池是本领域内急需解决的难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种本征可拉伸有机太阳能电池的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，制备得到高效率和高可拉伸性的本征可拉伸有机太阳能电池器件，解决现有本征可拉伸有机太阳能电池效率低下、制备繁琐等问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种本征可拉伸的有机太阳能电池，由下至上分别为：可拉伸透明底部电极层、空穴传输层、活性层、电子传输层、可拉伸顶部电极层；
7.所述可拉伸透明底部电极层包括银纳米线和弹性体材料，且所述银纳米线分散于所述弹性体材料中；所述可拉伸顶部电极层为镓铟共晶合金。
8.优选的，所述银纳米线以银纳米线导电网络的形式嵌于所述弹性体材料中，银纳米线部分嵌入弹性体可以保证牢固性和平整度；银纳米线嵌入弹性体，由于导电网络粗糙度低，有利于活性层形貌的优化和填充因子的提升。
9.本发明所用银纳米线直径在10～200nm，长度在1～200μm，长径比在100～1000。
10.作为本发明的进一步优选，所述镓铟共晶合金中镓的质量含量为70％～80％，铟的质量含量为20％～30％。所述镓铟共晶合金的熔点为15-25℃。
11.优选的，所述镓铟共晶合金是将一定上述比例的镓和铟进行共混，之后在200℃加热2h得到。
12.作为本发明的进一步优选，所述弹性体材料包括氨酯类热塑性弹性体、烯烃类热
塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体或有机硅类热塑性聚氨酯中的一种或几种。更优选为聚氨酯(pu)、热塑性弹性聚氨酯(tpu)或聚二甲基硅氧烷(pdms)。
13.作为本发明的进一步优选，所述空穴传输层的材料包括有机导体材料pedot:pss材料或无机材料三氧化钼。
14.作为本发明的进一步优选，所述活性层为有机小分子给体和有机小分子受体构成的共混结构(例如d5t2f-p:idic-4f,2cl7t:y6等)，或聚合物给体和有机小分子受体构成的共混结构(例如pm6:pcbm,pm6:y6,pm6:btp-ec9,p3ht:zy-4cl等)，或聚合物给体和聚合物受体构成的共混结构(例如pbdb-t:n2200,ptzbi-si:n2200,pm6:py-it,pm6:pyf-t-o等)，或有机小分子给体、有机小分子受体以及聚合物给体、聚合物受体构成的共混结构。
15.更优选的，所述活性层为聚合物给体和有机小分子受体构成的共混结构，或聚合物给体和聚合物受体构成的共混结构。
16.所述共混结构包括本体异质结或者layer-by-layer(层层自组装)等共混结构。
17.本发明中，共混结构优选本体异质结，给受体材料优选聚合物。给体材料和受体材料的质量比为1.5:1～1:1.5。
18.本发明中，活性层包括以下两种制备方式：方式一：给体材料与受体材料在有机溶剂中物理共混，通过旋涂、刮涂或印刷方法成膜；方式二：给体材料通过旋涂、刮涂或印刷方法成膜，在膜上再次旋涂/刮涂受体材料薄膜。
19.本发明通过优化活性层的力学性能，保证了本征可拉伸器件在应变下的高效率和稳定性。
20.作为本发明的进一步优选，所述电子传输层的材料为醇溶性的n-型导电聚合物，如pfn-br、pdinn、fpi-peie、pdino、pndit-f3n、pfn、pfen-hg、ctoc-3-bpti等，或者金属氧化物，包括氧化锌、氧化镍、氧化钛、氧化锡等。
21.作为本发明的进一步优选，所述可拉伸透明底部电极的厚度为10μm-10mm；所述空穴传输层的厚度为10-100nm；所述活性层的厚度为10-1000nm，优选为20-1000nm，更优选为100nm；所述电子传输层的厚度为10-100nm，所述可拉伸顶部电极层的厚度为10-500nm。
22.当所述银纳米线以银纳米线导电网络的形式嵌于所述弹性体材料中时，所述银纳米线导电网络厚度在10-100nm。
23.本发明中，所述活性层和电子传输层的加工方式包括旋涂、刮涂或印刷等成膜方法；所述可拉伸顶部电极的加工方法包括喷涂、刮涂、印刷等手段。
24.本发明还提供上述有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
25.在所述可拉伸透明底部电极层表面依次沉积空穴传输层、活性层、电子传输层、可拉伸顶部电极层，得到所述有机太阳能电池。
26.作为本发明的进一步优选，还包括对所述空穴传输层和活性层进行退火的步骤：对所述空穴传输层退火的温度为150℃，退火时间为20min；对所述活性层退火的温度为80-200℃，优选80-150℃，退火时间为1-60min。
27.本发明更优选的本征可拉伸的有机太阳能电池具体步骤如下：
28.(1)配制银纳米线溶液：银纳米线溶液的浓度为0.1～10mg/ml，配制银纳米线溶液所用的溶剂为乙醇、异丙醇等醇类或水。
29.(2)将光滑的基底(选自玻璃、硅、金属和聚合物等)加热到30-100℃(优选60℃)，
在其表面涂覆银纳米线溶液，在基底表面形成相互搭接的银纳米线导电网络；
30.(3)将弹性体溶液(浓度为20～500mg/ml)浇筑于所述银纳米线导电网络上，固化(优选80℃，1-24h；更优选固化时间为24h)，之后从基底上剥离，得到银纳米线嵌入弹性体的可拉伸透明底部电极层；
31.所述可拉伸透明底部电极层的电导率在0.1-100s/cm；所述可拉伸透明底部电极层在拉伸100％应变时，电阻增加小于50％；所述可拉伸透明底部电极层的透光性为60-90％。
32.(4)利用未完全交联的pdms将所述可拉伸透明底部电极层附着在刚性玻璃表面，交联固化后，便于下一步涂覆。优选的，加入交联剂在90℃下交联固化，优选固化时间为1h。更优选的，利用pdms前驱体：交联剂质量比5:0.5的比例进行交联固化。
33.本发明将可拉伸透明底部电极层黏附于玻璃基底上制备活性层，保证了加工可行性和薄膜的平整度。
34.(5)将所述可拉伸透明底部电极在紫外臭氧环境下清洗，然后在其表面旋涂空穴传输层，之后进行退火处理。清洗时间优选为20min，退火温度优选150℃，时间优选20min。可拉伸电极通过紫外-臭氧环境处理，可以改变其表面疏水性。
35.(6)在惰性气体保护的手套箱中，在空穴传输层上涂覆活性层溶液，退火后覆盖电子传输层；
36.所述活性层溶液的浓度在3-20mg/ml，所述退火温度为80-200℃，时间为1-60min。更优选的退火温度为80-150℃。所述活性层溶液中的溶剂包括氯苯、二氯苯、三氯苯、三氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、三甲苯等，优选三氯甲烷。
37.本发明中，以溶液的形式覆盖电子传输层，电子传输材料溶液的浓度为0.1～1mg/ml。电子传输层所用溶剂优选为不会对活性层造成影响的甲醇。
38.(7)将镓铟共晶合金覆盖于所述电子传输层上，得到所述本征可拉伸太阳能电池。
39.(8)将得到的本征可拉伸太阳能电池从刚性玻璃表面剥离，测试其光伏性能和可拉伸性。
40.更优选的，可拉伸顶部电极可以等面积覆盖，也可以是通过模板沉积。
41.本发明首先制备基于银纳米线/弹性体的柔性可拉伸透明底部电极层，之后将空穴传输层、活性层、电子传输层依次沉积在柔性可拉伸透明底部电极上，之后在电子传输层表面沉积镓铟共晶合金作为顶电极，进而得到光伏性能优异的本征可拉伸有机太阳能电池。
42.本发明公开了以下技术效果：
43.本发明通过制备高可拉伸性、高透明性的底部弹性体/银纳米线电极，和顶部镓铟共晶合金可拉伸电极，保证了本征可拉伸太阳能电池的高可拉伸性。
44.本发明的太阳能电池器件具有高的可拉伸性以及高能量转换效率。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
46.图1为本发明本征可拉伸有机太阳能电池器件的结构示意图；
47.图2为本发明实例1中可拉伸透明底部电极在100％下循环拉伸时的电阻变化；
48.图3为本发明实施例1本征可拉伸有机太阳能电池器件的实物图；从下到上结构为tpu-agnws-pedot:pss-pm6:py-it-pndit-f3n-egain；
49.图4为本发明实施例1本征可拉伸有机太阳能电池器件的光伏性能；
50.图5为本发明实施例1本征可拉伸有机太阳能电池器件不同应变后的光伏性能。
具体实施方式
51.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
52.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
53.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
54.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
55.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
56.本发明实施例中刚性玻璃的制备和清洗如下：选取商业购买的载玻片，根据需求利用玻璃刻刀裁剪成1.5*1.5cm、1*2cm、2*2cm、2*4cm、10*10cm等形状的载体。随后，将裁剪好的玻璃放入异丙醇中，在超声波清洗机中清洗10min；更换为去离子水，加入一定量洗涤剂，在超声波清洗机中清洗10min；更换为去离子水，在超声波清洗机中清洗10min；更换为丙酮，在超声波清洗机中清洗10min；更换为异丙醇，在超声波清洗机中清洗10min；再次更换异丙醇，利用高压气枪将玻璃表面的溶剂清理干净。
57.图1为本发明本征可拉伸有机太阳能电池器件的结构示意图。
58.实施例1
59.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
60.(2)将配置好的银纳米线溶液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度40nm。
61.(3)将浓度为200mg/ml的tpu溶液(溶剂为dmf)，浇筑于上述培养皿中，通风环境中
放置24h直到溶剂完全挥发，厚度1000μm。
62.(4)将tpu从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸底部透明电极，电导率10s/cm，透光率80％。如图2所示，可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的24ω升到32ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
63.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
64.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面旋涂pm6:py-it溶液，浓度15mg/ml，溶剂三氯甲烷，比例1:1.2，转速4000r/min，随后100℃退火10min，得到厚度为100nm的活性层。
65.(7)在活性层表面旋涂pndit-f3n的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，制备得到厚度为20nm的电子传输层。
66.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
67.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂200nm厚度的镓铟共晶合金(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
68.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，利用可拉伸夹具拉伸电池，测试其可拉伸性和光伏性能。
69.如图3所示，制备的器件可以轻松被拉伸；如图4所示，光伏电池的能量转换效率(pce)达到了9.3％；如图5所示，在器件被多次拉伸至30％应变后，仍能保持初始80％的能量转换效率。
70.实施例2：
71.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为异丙醇。
72.(2)将配置好的银纳米线溶液喷涂于硅基底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度30nm。
73.(3)配置好的tpu溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，浇筑硅基底上，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度100μm。
74.(4)将tpu从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的底部透明电极，电导率1s/cm，透光率78％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的40ω升到55ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
75.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
76.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面旋涂pm6:pcbm溶液，浓度14mg/ml，溶剂甲苯，比例1:1，转速4000r/min，随后100℃退火10min，得到厚度为100nm的活性层。
77.(7)旋涂pfn-br的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度为20nm的电子传输层。
78.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸
底部电极，宽度2mm。
79.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金制得)，厚度100nm(镓铟合金中镓质量分数80％，铟质量分数20％，200℃加热1小时制得)。
80.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测得pce为7.2％，在20％应变拉伸50次后可以保持初始效率的80％。
81.实施例3：
82.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂去离子水。
83.(2)将配置好的分散液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度30nm。
84.(3)配置好的pdms溶液，与交联剂比例为10:1，浓度200mg/ml，浇筑与培养皿中，90℃环境中放置2h直到完全交联，厚度800μm。
85.(4)将pdms从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率10s/cm，透光率82％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的28ω升到35ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
86.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
87.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面刮涂pm6:y6溶液，浓度16mg/ml，溶剂氯苯，比例1:1.2，随后100℃退火10min，得到厚度为100nm的活性层。
88.(7)旋涂pdino的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度为30nm的电子传输层。
89.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
90.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度100nm(镓铟合金中镓质量分数70％，铟质量分数30％，200℃加热1小时制得)。
91.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测得pce为11％，在30％应变拉伸50次后保持初始效率的80％。
92.实施例4：
93.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
94.(2)将配置好的分散液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为10mm，长度为100mm，厚度40nm。
95.(3)配置好的tpu溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，浇筑于培养皿中，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度500μm。
96.(4)将tpu从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率3s/cm，透光率74％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的60ω升到80ω，电阻变化低于50％。裁剪成100*100mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于100*100mm的玻璃表面，以方便后续加工。
97.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面刮涂pedot:pss，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
98.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面刮涂pm6:n2200溶液，浓度15mg/ml，溶剂三氯甲烷，比例1:1，随后100℃退火10min，得到厚度为100nm的活性层。
99.(7)刮涂pdinn的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，得到厚度为30nm的电子传输层。
100.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
101.(9)制备掩模版，形状100*100mm，刻出10*100mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度200nm(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
102.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测得pce为6％，在拉伸40％应变50次后仍保持初始效率值的80％。
103.实施例5：
104.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
105.(2)将配置好的分散液印刷于玻璃基底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度50nm。
106.(3)配置好的tpu溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，旋涂于玻璃基底，转速800r/min，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度1000μm。
107.(4)将tpu从玻璃基底中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率5s/cm，透光率79％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的100ω升到120ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
108.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为35nm的空穴传输层。
109.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面旋涂pm6:btp-ec9溶液，浓度15mg/ml，溶剂三氯甲烷，比例1:1.2，转速4000r/min，随后100℃退火10min，得到厚度为110nm的活性层。
110.(7)旋涂fpi-peie的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度为20nm的电子传输层。
111.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
112.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度300nm(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
113.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测试得到pce为11.5％，在30％应变下拉伸循环50次后，仍保持初始值的80％。
114.实施例6：
115.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
116.(2)将配置好的分散液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区
域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度20nm。
117.(3)配置好的pu溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，浇筑与培养皿中，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度500μm。
118.(4)将pu从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率2s/cm，透光率83％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的70ω升到100ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
119.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
120.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面旋涂p3ht:zy-4cl溶液，浓度15mg/ml，溶剂四氢呋喃，比例1:1.2，转速4000r/min，随后100℃退火10min，得到厚度为120nm的活性层。
121.(7)旋涂pfen-hg的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度为20nm的电子传输层。
122.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
123.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度500μm(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
124.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测试得到pce为5％，在拉伸至30％应变释放50次，仍能保持初始效率的80％。
125.实施例7：
126.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
127.(2)将配置好的分散液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度为30nm。
128.(3)配置好的sebs溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，浇筑于培养皿中，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度为600μm。
129.(4)将sebs从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率15s/cm，透光率74％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的110ω升到140ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
130.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
131.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面分别旋涂2cl7t和y6溶液，浓度15mg/ml，溶剂三氯甲烷，比例1:1，转速4000r/min，随后100℃退火10min，形成layer-by-layer结构，得到厚度为260nm活性层。
132.(7)旋涂氧化锌的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度为70nm电子传输层。
133.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸
底部电极，宽度2mm。
134.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度为500nm(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
135.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，获得pce为6.5％，拉伸至10％应变50次下仍能保持初始效率的80％。
136.实施例8：
137.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
138.(2)将配置好的分散液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度30nm。
139.(3)配置好的tpe溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，浇筑与培养皿中，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度800μm。
140.(4)将tpe从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率10s/cm，透光率75％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的10ω升到14ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
141.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为40nm的空穴传输层。
142.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面旋涂p3ht:o-idtbr溶液，浓度15mg/ml，溶剂三氯甲烷，比例1:1.2，转速4000r/min，随后100℃退火10min，得到厚度为200nm的活性层。
143.(7)旋涂ctoc-3-bpti的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度50nm的电子传输层。
144.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
145.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度300nm(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
146.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测试得到pce为4％，在拉伸至30％应变释放50次后，仍能保持初始效率的80％。
147.实施例9：
148.(1)配置10mg/ml的银纳米线溶液，银纳米线直径为20nm，长度10μm，长径比500，分散剂为乙醇。
149.(2)将配置好的分散液喷涂于培养皿内底(60℃)，通过模板控制银纳米线导电区域的宽度为3mm，长度为15mm，厚度为30nm。
150.(3)配置好的sebs溶液，溶剂为dmf，浓度200mg/ml，浇筑于培养皿中，通风环境中放置24h直到溶剂完全挥发，厚度为900μm。
151.(4)将sebs从培养皿中剥离，得到银纳米线嵌入基底中的可拉伸电极，电导率0.5s/cm，透光率84％。可拉伸底部透明电极在100％应变下循环拉伸多次，电阻由初始的150ω升到210ω，电阻变化低于50％。裁剪成15*15mm的形状，利用未完全固化的pdms溶液
将可拉伸电极黏附于15*15mm的玻璃表面，以方便后续加工。
152.(5)将可拉伸电极放置于紫外-臭氧环境下处理20min，在其表面旋涂pedot:pss，转速4000r/min，放置于150℃环境下退火20min，得到厚度为30nm的空穴传输层。
153.(6)将其转移到氩气保护的手套箱中，在其表面分别旋涂ptzbi-si和n2200溶液，浓度15mg/ml，溶剂三氯甲烷，比例1:1，转速4000r/min，随后100℃退火10min，形成layer-by-layer结构，得到厚度为300nm的活性层。
154.(7)旋涂pfn的甲醇溶液，浓度0.5mg/ml，转速3000r/min，得到厚度为30nm的电子传输层。
155.(8)为了便于测试，在边缘处刮掉电子传输层、活性层和空穴传输层，露出可拉伸底部电极，宽度2mm。
156.(9)制备掩模版，形状15*15mm，刻出2*15mm的条状孔，然后喷涂镓铟共晶合金，厚度为400nm(镓铟合金中镓质量分数75％，铟质量分数25％，200℃加热1小时制得)。
157.(10)将可拉伸电池从玻璃上剥离，测试得到pce为8％，在拉伸至50％释放50次后仍能保持初始效率值的80％。
158.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种本征可拉伸的有机太阳能电池，其特征在于，由下至上依次为：可拉伸透明底部电极层、空穴传输层、活性层、电子传输层、可拉伸顶部电极层；所述可拉伸透明底部电极层包括银纳米线和弹性体材料，且所述银纳米线分散于所述弹性体材料中；所述可拉伸顶部电极层为镓铟共晶合金。2.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述镓铟共晶合金中镓的质量含量为70％～80％，铟的质量含量为20％～30％。3.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述弹性体材料包括氨酯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体或有机硅类热塑性聚氨酯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括pedot:pss材料或三氧化钼。5.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述活性层为有机小分子给体和有机小分子受体构成的共混结构，或聚合物给体和有机小分子受体构成的共混结构，或聚合物给体和聚合物受体构成的共混结构，或有机小分子给体、有机小分子受体以及聚合物给体、聚合物受体构成的共混结构。6.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料为金属氧化物或醇溶性的n-型导电聚合物。7.根据权利要求1所述的有机太阳能电池，其特征在于，所述可拉伸透明底部电极层的厚度为10μm-10mm；所述空穴传输层的厚度为10-100nm；所述活性层的厚度为10-1000nm；所述电子传输层的厚度为10-100nm，所述可拉伸顶部电极层的厚度为10-500nm。8.如权利要求1所述有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在所述可拉伸透明底部电极层表面依次沉积空穴传输层、活性层、电子传输层、可拉伸顶部电极层，得到所述有机太阳能电池。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还包括对所述空穴传输层和活性层进行退火的步骤：对所述空穴传输层退火的温度为150℃，退火时间为20min；对所述活性层退火的温度为80-200℃，退火时间为1-60min。

技术总结
本发明提供一种本征可拉伸有机太阳能电池的制备方法，涉及有机光电技术领域。本发明的本征可拉伸的有机太阳能电池结构由下至上依次为：可拉伸透明底部电极层、空穴传输层、活性层、电子传输层、可拉伸顶部电极层；其中可拉伸透明底部电极层包括银纳米线和弹性体材料，且所述银纳米线分散于所述弹性体材料中；可拉伸顶部电极层为镓铟共晶合金。本发明提供的本征可拉伸的有机太阳能电池具有优异的光伏性能和可拉伸性，且制备工艺简单，具有重要的推广应用价值。广应用价值。广应用价值。


技术研发人员：叶龙 周康康 韩德霞
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/20