本發(fā)明涉及一種有機(jī)太陽能電池，特別涉及一種鈣鈦礦氧化物SrTiO3在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
太陽能是國際公認(rèn)的清潔能源之一，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置為太陽能電池。目前，太陽能主要有硅基太陽能電池、薄膜太陽能電池和新技術(shù)太陽能電池三種。有機(jī)太陽能電池(OrganicSolarCells，OSCs)是前景廣闊的一種新技術(shù)太陽能電池，其主要構(gòu)成都是高分子聚合物，具有質(zhì)輕、價廉、可在柔性襯底上制備、有機(jī)材料豐富、制作工藝簡單等優(yōu)異性質(zhì)，是當(dāng)今研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。近年來，有機(jī)太陽能電池受到了各國研究者的青睞，發(fā)展十分迅速。有機(jī)太陽能電池的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)為圖1所示，包括ITO玻璃基板1，陽極修飾層2，活性層3，陰極修飾層4和陰極5。其中，陽極傳修飾2通過漩涂的方式沉積在ITO玻璃基板1上，活性層3則是漩涂在陽極修飾層2上面，再在活性層3上鍍上陰極傳輸層4和陰極5而成為一個完整的器件。一般情況下，正常結(jié)構(gòu)中的陽極傳輸層2為聚(3,4-乙撐二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸鹽的混合溶液(PEDOT:PSS)，PEDOT:PSS是一種透明的很好的陽極修飾層，但是它的酸性很強(qiáng)，容易腐蝕有機(jī)太陽能電池中的活性層，使得PEDOT:PSS/活性層中的界面變得很粗糙，缺陷變多，傳輸?shù)酱私缑娴碾姾傻暨M(jìn)缺陷中就出不來，電荷復(fù)合就降低了電池中的電流從而影響有機(jī)太陽能電池的效率。因此，選擇一種穩(wěn)定的且對界面沒有影響的陽極修飾層對太陽能電池的工作效率非常重要。鈣鈦礦氧化物SrTiO3是一種功能材料，在很多電子器件中應(yīng)用廣泛，且用溶液法制備的SrTiO3質(zhì)量高，制作方法簡便價廉，環(huán)境穩(wěn)定性好。SrTiO3能級與有機(jī)物中的活性層材料的能級匹配非常好，且禁帶寬度為3.2eV，在可見光350nm至800nm的波段范圍內(nèi)是透明的，不會影響活性層的吸光能力。因此，從這些方面看，SrTiO3是有機(jī)太陽能電池中的一種非常合適的潛在的陽極修飾層。中國專利CN102024906A公開一種基于氧化物摻雜有機(jī)材料的有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由下至上依次包括：透明襯底；沉積在該襯底上的陽極；沉積在該陽極上的緩沖層；沉積在該緩沖層上的有機(jī)電子給體層；沉積在該有機(jī)電子給體層上的有機(jī)電子受體層；以及沉積在該有機(jī)電子受體層上的陰極。其中，陽極采用ITO或FTO，緩沖層采用氧化物摻雜有機(jī)材料，氧化物為MoO3、ReO3等低溫材料，有機(jī)電子給體層采用CuPc或ZnPc，有機(jī)電子受體層采用C60或PTCDA或PTCBI，陰極采用鋁或者鎂銀合金。除了陽極和陰極外各層可采用真空蒸鍍，噴涂，打印等各種沉積有機(jī)薄膜的方法制備。該發(fā)明可改善有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性。中國專利CN102299264A公開一種有機(jī)太陽能電池的制備方法及其制備的有機(jī)太陽能電池，制備方法為：對以透明材料為基板、并在所述基板上刻蝕有條狀透明導(dǎo)電氧化物薄膜的襯底進(jìn)行清洗烘干待用，將所述基板上的透明導(dǎo)電氧化物薄膜作為陰極層，采用濕法在陰極層上依次制備具有電子傳輸性能的陰極修飾層、電子給體材料與電子受體材料混合構(gòu)成的光活性層、具有空穴傳輸性能的陽極修飾層、固化導(dǎo)電漿料形成的陽極層，最后退火得到有機(jī)太陽能電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對正常結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池中陽極修飾層的不足和缺陷，提供一種鈣鈦礦氧化物SrTiO3在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用。所述應(yīng)用是將鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為有機(jī)太陽能電池的陰極修飾層。應(yīng)用鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層制備有機(jī)太陽能電池的方法，包括如下步驟：1)采用醋酸鍶和鈦酸四丁酯為原材料，通過溶液法制備SrTiO3前驅(qū)溶液，經(jīng)過NaOH的乙醇溶液將SrTiO3前驅(qū)溶液稀釋，將稀釋好的SrTiO3前驅(qū)溶液漩涂在ITO玻璃基板上面，通過管式爐在氮?dú)獾沫h(huán)境下做退火處理；2)將步驟1)中獲得的退火處理后的ITO玻璃基板/SrTiO3轉(zhuǎn)移至手套箱中漩涂活性層P3HT:PC61BM的溶液，待P3HT:PC61BM膜中的溶劑蒸發(fā)掉再有活性層膜的整個基片放在熱臺上進(jìn)行熱退火處理；3)將步驟2)中熱退火處理后的含有P3HT:PC61BM膜的整個基片傳入真空鍍膜機(jī)中鍍電極，取出鍍好電極的基片，即得具有完整倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池。將制備好的具有完整倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)移至太陽光模擬器下進(jìn)行光伏性能測試，發(fā)現(xiàn)由SrTiO3作為陰極修飾層的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池有穩(wěn)定且良好的光伏特性曲線。本發(fā)明采用溶液法制備鈣鈦礦氧化物SrTiO3納米顆粒，溶液法制備氧化物材料是一種操作簡單、成本低廉的合成手段，制備的氧化物材料具有比較高的質(zhì)量，可以應(yīng)用在各中電子器件中。制備出的SrTiO3納米顆粒與退火溫度密切相關(guān)，退火溫度越高，制備的SrTiO3納米顆粒結(jié)晶性越好，質(zhì)量越高。鈣鈦礦氧化物SrTiO3的HOMO(最高占據(jù)分子軌道)和LUMO(最低未被占據(jù)分子軌道)能級分別為7.7eV和4.5eV，與有機(jī)太陽能電池中的活性層材料能級匹配非常好，從這點(diǎn)來看，它是一種非常合適的陰極修飾層，避免了有機(jī)物修飾層的環(huán)境不穩(wěn)定性的弊端。鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為一種功能材料，在電子器件中有很多應(yīng)用，比如在隨機(jī)存儲器、晶體管、燃料敏化太陽能電池中等，本發(fā)明將鈣鈦礦氧化物SrTiO3的應(yīng)用拓寬到了有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域。以鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層的有機(jī)太陽能電池有穩(wěn)定和良好的光伏特性曲線，用漩涂方法將SrTiO3溶液甩膜，退火處理后再甩上活性層，最后鍍上電極成為一個完整的電池，有穩(wěn)定的光伏特性且在穩(wěn)定性方面有很大的進(jìn)步空間。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：本發(fā)明將鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層應(yīng)用到倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池中，避免了正置結(jié)構(gòu)中酸性陽極修飾層PEDOT：PSS的使用，即避免了PEDOT:PSS/活性層界面缺陷對載流子的復(fù)合作用，對有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性有很大的潛在增強(qiáng)作用。附圖說明圖1為現(xiàn)有有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為將鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層的有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖3為將鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層的有機(jī)太陽能電池中各材料的能級圖。具體實(shí)施方式下面對鈣鈦礦氧化物SrTiO3在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明：參見圖2，一種鈣鈦礦氧化物SrTiO3在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用的具體實(shí)施方式如下：1)采用醋酸鍶和鈦酸四丁酯為原材料，將醋酸鍶和鈦酸四丁酯分別溶于醋酸和乙醇中各自攪拌，再兩者的溶液混合，使得Sr和Ti原子的比例為1∶1?；旌先芤涸跀嚢韬蟪蔀镾rTiO3前驅(qū)溶液，經(jīng)過NaOH的乙醇溶液將SrTiO3前驅(qū)溶液稀釋，將稀釋好的SrTiO3前驅(qū)溶液漩涂在ITO玻璃基板(標(biāo)記為10)上面，通過管式爐在氮?dú)獾沫h(huán)境下做3h的退火處理；2)將步驟1)中獲得的退火后的ITO玻璃基板/SrTiO3轉(zhuǎn)移至手套箱中漩涂活性層P3HT:PC61BM的溶液，甩好的P3HT:PC61BM膜放在手套箱中進(jìn)行溶劑退火，待溶劑蒸發(fā)干了，將有活性層膜(標(biāo)記為30)的整個基片放在熱臺上進(jìn)行熱退火處理，在110℃退火10min；3)將步驟2)中熱退火處理后的含有P3HT:PC61BM膜的整個基片傳入真空鍍膜機(jī)中鍍電極。陽極修飾層MoO3(標(biāo)記為40)的厚度為3nm和陰極Ag(標(biāo)記為50)的厚度為60nm，取出鍍好電極的基片，一個完整的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池就制作完成了。將制備好的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)移至太陽光模擬器下進(jìn)行光伏性能測試，發(fā)現(xiàn)由SrTiO3作為陰極修飾層的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池有穩(wěn)定且良好的光伏特性曲線。如圖2所示，應(yīng)用鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層制備有機(jī)太陽能電池包括ITO玻璃基板(標(biāo)記為10)，SrTiO3納米顆粒層(標(biāo)記為20)，活性層P3HT:PC61BM層(標(biāo)記為30)，陽極修飾層MoO3(標(biāo)記為40)和陰極Ag(標(biāo)記為50)將鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層置于ITO玻璃基板上，且SrTiO3和電池中的活性層和ITO透明電極的能級匹配非常好(如圖3所示)。此結(jié)構(gòu)克服了正常結(jié)構(gòu)中PEDOT:PSS對PEDOT:PSS/活性層中的界面的腐蝕，拓寬了功能材料鈣鈦礦氧化物SrTiO3的應(yīng)用范圍。本發(fā)明是通過如下技術(shù)手段實(shí)施的：所述鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層替代其他材料的陰極修飾層應(yīng)用在有機(jī)太陽能電池中，拓寬了鈣鈦礦氧化物SrTiO3的應(yīng)用范圍且此種太陽能電池表現(xiàn)出穩(wěn)定和良好的光伏特性曲線。以下給出具體實(shí)施例：實(shí)施例1一種鈣鈦礦氧化物SrTiO3在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用的具體步驟為：1)采用醋酸鍶和鈦酸四丁酯為原材料，將醋酸鍶和鈦酸四丁酯分別溶于醋酸和乙醇中各自攪拌12h，再兩者的溶液混合，使得Sr和Ti原子的比例為1∶1?；旌先芤涸诶^續(xù)攪拌12h后成為SrTiO3前驅(qū)溶液，經(jīng)過NaOH的乙醇溶液(pH＝11)將SrTiO3前驅(qū)溶液稀釋，將稀釋好的SrTiO3前驅(qū)溶液漩涂在ITO玻璃基板10上面，通過管式爐在氮?dú)獾沫h(huán)境下以150℃退火3h；2)將步驟1)中獲得的退火后的ITO玻璃基板/SrTiO3轉(zhuǎn)移至手套箱中漩涂活性層P3HT:PC61BM的溶液，轉(zhuǎn)速500rpm，時間為18s。甩好的P3HT:PC61BM膜放在手套箱中進(jìn)行溶劑退火，待溶劑蒸發(fā)干了，將有活性層膜30的整個基片放在熱臺上進(jìn)行熱退火處理，在110℃退火10min，P3HT:PC61BM膜的厚度為250nm左右；3)將步驟2)中熱退火處理后的含有P3HT:PC61BM膜的整個基片傳入真空鍍膜機(jī)中鍍電極。真空度為10-5Pa，陽極修飾層MoO340的厚度為3nm和陰極Ag50的厚度為60nm，鍍好電極后，一個完整的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池就制作完成。將制備好的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池轉(zhuǎn)移至太陽光模擬器下進(jìn)行光伏性能測試，發(fā)現(xiàn)由SrTiO3作為陰極修飾層的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池有穩(wěn)定且良好的光伏特性曲線，能量轉(zhuǎn)換效率為2.85％。本發(fā)明涉及一種鈣鈦礦氧化物SrTiO3在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用。這是由鈣鈦礦氧化物SrTiO3作為陰極修飾層應(yīng)用在有機(jī)太陽能電池中，此種太陽能電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的光伏特性曲線。本發(fā)明利用溶液法制備鈦礦氧化物SrTiO3納米顆粒，通過不同的溫度退火，再在鈦礦氧化物SrTiO3納米顆粒層上漩涂有機(jī)太陽能電池的活性層，鍍上電極成為一個完整的電池。此發(fā)明整個過程中方法簡單，易于操作，所制備的SrTiO3納米顆粒質(zhì)量好，有機(jī)太陽能電池由很好的光伏性能，拓寬了SrTiO3的應(yīng)用范圍，有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性也有很大的提升空間。