网络状体相接触的电极-界面层复合结构、其制法与应用

1.本发明涉及一种光电器件，具体涉及一种网络状体相接触的电极-界面层复合结构及其制备方法，以及基于该电极-界面层复合结构的光电器件，属于光电半导体材料与器件技术领域。


背景技术：

2.有机太阳能电池由于具有柔性、轻质、色彩丰富以及适合于卷对卷工艺等诸多优点，在新一代光伏电池领域受到广泛的关注。随着有机半导体光电材料的不断开发以及界面工程的持续发展，有机太阳能电池光电转化效率已超过18％，展现出良好的应用前景。
3.典型的有机太阳能电池是由共混的给、受体组成光活性层夹在两个电极(阴极和阳极)以及相应界面缓冲层之间制备而成。在制备过程中，各个功能层逐层沉积。其中，底电极通常采用预制备的ito或者fto等图案化电极，电子传输层采用zno，tio2等金属氧化物，光活性层由给受体材料共混沉积，最后蒸镀moo3空穴传输层以及金属顶电极al。在有机太阳能电池商业化过程中，电池的大面积制备是一项基本要求。但是，采用真空蒸镀制备moo3空穴传输层以及金属顶电极，其材料利用率较低而且能耗高。与之相比，采用溶液法印刷工艺制备有机太阳能电池，可以实现有机太阳能电池大面积连续化生产。对于现有的有机太阳能电池工艺，由于底电极已采用的预制备的图形化电极，而且电子传输层、光活性层以及空穴传输层均已实现溶液加工，所以，顶电极的溶液加工，在实现印刷工艺制备有机太阳能电池的过程中具有极大的意义。
4.目前，常见的溶液法制备的顶电极有如下几类：1.聚合物pedot：pss顶电极；2.碳材料顶电极，如石墨烯、碳纳米管等；3.金属纳米颗粒/线顶电极，如ag、cu纳米颗粒以及ag、cu纳米线等。
5.在实际应用中，顶电极的导电性对于有机电池性能有着极大的影响。在上述溶液法制备的顶电极中，聚合物pedot：pss顶电极通常需要利用强酸进行质子化处理，进而提高其导电性。但是，该电极稳定性较差。此外，如石墨烯、碳纳米管等碳材料顶电极导电性仍然较低。与之相比，金属纳米颗粒/线顶电极由于其金属基材料属性，在导电性方面具有极大的优势。但是，金属纳米颗粒顶电极通常需要进行高温烧结才能获得良好的导电性，而金属纳米线可以在较低温度下实现薄膜光伏顶电极制备，具有极大的应用前景。
6.然而，金属纳米线是一种一维材料，在顶电极制备过程中，其与界面缓冲层的接触为“线/面”接触，采用平面接触的方式，由于纳米线为大长径比的一维材料，一维材料堆积方向随意，这种接触方式的界面处有效接触面积较小，造成大的接触电阻，使得高导电性的金属纳米线顶电极的电荷提取能力未能完全发挥。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种网络状体相接触的电极-界面层复合结构以及制备方法，以克服现有技术的不足。
8.本发明的另一目的还在于提供所述网络状体相接触的电极-界面层复合结构的应用。
9.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
10.本发明实施例提供了一种网络状体相接触的电极-界面层复合结构的制备方法，包括：
11.提供金属纳米线网络，所述金属纳米线网络设置于活性层上；
12.提供包含流体界面缓冲层材料；
13.将所述流体界面缓冲层材料从作为顶电极的金属纳米线网络的顶部注入，使界面层在金属纳米线网络中形成贯通的结构，构建界面层与金属纳米线网络状体相接触的电极-界面层复合结构。
14.其中，所述界面层包括光电器件中的空穴传输层或电子传输层等。
15.在一些实施例中，所述流体界面缓冲层材料包括聚合物、金属氧化物颗粒及溶胶-凝胶前驱体等。
16.本发明实施例还提供了由前述方法制备的网络状体相接触的电极-界面层复合结构。
17.本发明实施例还提供了一种光电器件，所述光电器件包括前述的网络状体相接触的电极-界面层复合结构。
18.进一步地，所述光电器件可以是有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等，但不限于此。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
20.1)本发明提供的网络状体相接触的电极-界面层复合结构的制备方法利用金属纳米线网络化堆积的特点，通过简单的注入界面缓冲层的方法，改善了金属纳米线与界面缓冲层之间的接触，金属纳米线与界面缓冲层具有充分的接触面积，可以形成更好的界面接触，大大降低界面接触电阻，提高金属纳米线顶电极电荷提取能力；
21.2)本发明的制备方法适合于多种界面缓冲层对于金属纳米线电极的修饰，且该方法兼容各种溶液加工方法，具有很强的实用性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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技术中记载的一些实施例，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。
23.图1是本发明一典型实施方案中网络状体相接触的电极-界面层复合结构的制备过程平面示意图；
24.图2是本发明一典型实施方案中网络状体相接触的电极-界面层复合结构的制备过程截面示意图；
25.图3是本发明实施例1中体相接触结构(ito/zno/pm6：y6/agnws-moo
x
)有机太阳能电池的iv曲线以及参照样平面接触的电池的iv曲线图；
26.图4是本发明实施例2中体相接触结构(ito/zno/pm6：y6/agnws-nio
x
)有机太阳能
电池的iv曲线以及参照样平面接触的电池的iv曲线图。
具体实施方式
27.鉴于现有技术的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是根据金属纳米线网络化堆积，网络中间具有一定空隙的特点，采用聚合物、金属氧化物颗粒以及溶胶-凝胶等流体界面缓冲层材料，将界面缓冲层墨水通过金属纳米线顶注入的方法，构建一种纵向网络状界面缓冲层，将界面缓冲层填充在金属纳米线中，并形成贯通的结构，在金属纳米线网络的底部也形成一层界面层。这种网络状体相接触的电极-界面层结构增加了金属纳米线与界面缓冲层之间的接触，提高了金属纳米线顶电极电荷提取能力。
28.下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明实施例的一个方面提供的一种网络状体相接触的电极-界面层复合结构的制备方法包括：
30.提供金属纳米线网络，所述金属纳米线网络设置于活性层上；
31.提供包含流体界面缓冲层材料；
32.将所述流体界面缓冲层材料从作为顶电极的金属纳米线网络的顶部注入，使界面层在金属纳米线网络中形成贯通的结构，构建界面层与金属纳米线网络状体相接触的电极-界面层复合结构。
33.在一些实施方案中，所述界面层可以是光电器件例如太阳能电池中的空穴传输层与电子传输层等。
34.在一些实施方案中，所述流体界面缓冲层材料包括包含界面缓冲层材料的墨水，所述墨水包括流体界面缓冲层材料和溶剂。
35.其中，对于不同流体界面缓冲层材料的种类不同，墨水的浓度不同。例如，moo
x
墨水的浓度为2～10mg/ml；对于pcbm墨水，其浓度为10～20mg/ml。
36.其中，所述溶剂包括水和/或醇，所述醇包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等醇溶剂中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
37.在一些实施方案中，所述流体界面缓冲层材料包括聚合物、金属氧化物颗粒及溶胶-凝胶前驱体等。所述流体界面缓冲层材料与空穴传输层或电子传输层的材质相同。当电子传输层或空穴传输层是聚合物时，则注入的流体界面缓冲层材料即为聚合物；当电子传输层或空穴传输层是金属氧化物颗粒时，则注入的流体界面缓冲层材料即为金属氧化物颗粒。
38.在一些实施方案中，所述金属纳米线网络所含的金属纳米线包括银纳米线、铜纳米线等中的任意一种或多种的组合，但不限于此。
39.进一步地，所述金属纳米线网络所含的金属纳米线的直径为10nm～100nm，长度为10μm～100μm。优选的，所述金属纳米线的直径为30nm～50nm，长度为30μm～50μm。
40.在一些实施方案中，采用旋涂、喷涂、喷墨印刷、刮刀涂布、狭缝涂布等方法中的任一种方法制备形成所述金属纳米线网络。
41.在一些实施方案中，采用旋涂、喷涂、喷墨印刷、刮刀涂布、狭缝涂布等方法中的任一种方法制备形成所述的界面层，即，界面层的灌入的方法包括旋涂、喷涂、喷墨印刷、刮刀涂布、狭缝涂布等。
42.其中，在一些更为具体的实施方案之中，本发明提供的一种银纳米线电极与传输层的网络状体相接触的电极-界面层结构的制备过程原理可以如图1和图2所示，可简要表述为：
43.1、利用包含界面缓冲层材料的墨水注入金属纳米线电极网络中，构建界面层与金属纳米线网络状体相接触的结构；
44.2、利用网络状界面缓冲层包裹的金属纳米线，构成有机或者钙钛矿太阳能电池。
45.本发明的另一个方面还提供了由前述方法制备的网络状体相接触的电极-界面层复合结构。该电极-界面层复合结构的厚度与银纳米线厚度基本一致，是与电子/空穴传输层材料相同材质的流体界面缓冲层材料填充于金属纳米线网络中形成的。
46.相比于传统结构中金属纳米线与界面层为平面接触，由于纳米线为大长径比的一维材料，一维材料堆积方向随意，采用平面接触的方式，界面处有效接触面积小，造成大的接触电阻。而贯通形的接触，金属纳米线与界面缓冲层具有充分的接触面积，可以形成更好的界面接触，大大降低界面接触电阻。
47.本发明的另一个方面还提供了一种基于这样一种电极-界面层复合结构的光电器件，所述光电器件包括所述网络状体相接触的电极-界面层复合结构。
48.进一步地，所述光电器件可以是有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等，但不限于此。
49.具体的，对于钙钛矿电池，其正置电池结构依次包括：底电极/电子传输层/钙钛矿层/网络状体相接触电极-界面复合结构(该界面为空穴传输层材料，如moo3、nio等)；倒置结构为：底电极/空穴传输层/钙钛矿层/网络状体相接触电极-界面复合结构(该界面为电子传输层材料，如sno2、zno等)。
50.对于有机太阳能电池，其正置电池结构如下：底电极/空穴传输层/光活性层/网络状体相接触电极-界面复合结构(该界面为电子传输层材料，如zno、pfn-br等)；倒置结构为：底电极/电子传输层/光活性层/网络状体相接触电极-界面复合结构(该界面为空穴传输层材料，如moo3、pedot：pss等)。
51.进一步地，本发明的制备方法适合于多种界面缓冲层对于金属纳米线电极的修饰，且该方法兼容各种溶液加工方法，具有很强的实用性。
52.下为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及若干优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，但其中的实验条件和设定参数不应视为对本发明基本技术方案的局限。并且本发明的保护范围不限于下述的实施例。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
53.实施例1
54.基于agnws-moo
x
体接触的网络状电极制备方法及其器件：
55.ito/zno/pm6：y6/agnws-moo
x
倒置结构有机太阳能电池，其中agnws-moo
x
为体相接触电极-界面层结构，moo
x
为空穴传输层材料，具体步骤如下：
56.首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
57.底电极上进行电子传输层的制备：zno纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度30nm的zno薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
58.有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于电子传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
59.顶电极的制备：采用喷涂agnws的方式，在有机活性层上面喷涂沉积一层厚度为200nm的agnws顶电极；
60.界面层空穴传输层的制备：采用旋涂的方法制备的moo
x
空穴传输层，其中，moo
x
墨水浓度为10mg/ml。将moo
x
墨水滴在agnws电极上面，旋涂即得moo
x
空穴传输层，旋涂的转速为3000rpm；基于此，即得agnws-moo
x
为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
61.对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先沉积moo
x
空穴传输层，随后在moo
x
空穴传输层上沉积agnws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同。
62.图3中展示了基于不同电极-界面层(该界面层为空穴传输层)制备的电有机太阳能电池的i-v曲线，从中可知，基于体相接触的agnws-moo
x
电极-界面层结构的有机太阳能电池性能最优。具体的电池性能参数列举在表1中。
63.表1.不同电极-界面接触结构倒置有机太阳能电池性能
[0064][0065]
实施例2
[0066]
基于agnws-nio
x
体接触的网络状电极制备方法以及器件：
[0067]
ito/zno/pm6：y6/agnws-nio
x
倒置结构有机太阳能电池，其中agnws-nio
x
为体相接触电极-界面层结构，nio
x
为空穴传输层材料，具体步骤如下：
[0068]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0069]
底电极上进行电子传输层的制备：zno纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度30nm的zno薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0070]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于电子传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性
层活性面积为0.0625cm2；
[0071]
顶电极的制备：采用旋涂agnws的方式，在有机活性层上面旋涂沉积一层厚度为200nm的agnws顶电极；
[0072]
界面层空穴传输层的制备：采用喷涂的方法制备的nio
x
空穴传输层，其中，nio
x
墨水浓度为2mg/ml。利用喷涂设备将nio
x
墨水喷涂在agnws电极上即得nio
x
空穴传输层；基于此，即得agnws-nio
x
为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0073]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先喷涂沉积nio
x
空穴传输层，随后在nio
x
空穴传输层上旋涂沉积agnws电极即得目标器件。
[0074]
图4中展示了基于不同电极-界面层(该界面层为空穴传输层)制备的电有机太阳能电池的i-v曲线，从中可知，基于体相接触的agnws-nio
x
电极-界面层结构的有机太阳能电池性能最优，具体的电池性能参数列举在表2中。
[0075]
表2.不同电极-界面接触结构倒置有机太阳能电池性能
[0076][0077]
实施例3
[0078]
基于agnws-pedot：pss体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0079]
ito/zno/pm6：y6/agnws-pedot：pss电池，其中agnws-pedot：pss为体相接触电极-界面层结构，pedot：pss为空穴传输层材料，具体步骤如下：
[0080]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0081]
底电极上进行电子传输层的制备：zno纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度30nm的zno薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0082]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于电子传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0083]
顶电极的制备：采用旋涂agnws的方式，在有机活性层上面旋涂沉积一层厚度为200nm的agnws顶电极；
[0084]
界面层空穴传输层的制备：采用旋涂的方法制备的pedot：pss空穴传输层。将pedot：pss滴在agnws电极上面，旋涂即得pedot：pss空穴传输层，旋涂的转速为3000rpm；基于此，即得agnws-pedot：pss为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0085]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先沉积pedot：pss空穴传输层，随后在pedot：pss空穴传输层上旋涂沉积agnws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表3中。
[0086]
表3不同电极-界面接触结构倒置有机太阳能电池性能
[0087][0088]
实施例4
[0089]
基于agnws-zno体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0090]
ito/moo
x
/pm6：y6/agnws-zno正置结构有机太阳能电池，其中agnws-zno为体相接触电极-界面层结构，zno为电子传输层材料，具体步骤如下：
[0091]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0092]
底电极上进行空穴传输层的制备：moo
x
纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度20nm的moo
x
薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0093]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于空穴传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0094]
顶电极的制备：采用喷涂agnws的方式，在有机活性层上面喷涂沉积一层厚度为200nm的agnws顶电极；
[0095]
界面层电子传输层的制备：采用喷涂的方法制备的zno电子传输层，其中，zno墨水浓度为5mg/ml。在agnws电极上面喷涂zno墨水，即得zno电子传输层；基于此，即得agnws-zno为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0096]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先喷涂沉积zno电子传输层，随后在zno电子传输层上喷涂沉积agnws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表4中。
[0097]
表4不同电极-界面接触结构正置有机太阳能电池性能
[0098][0099]
实施例5
[0100]
基于agnws-pfn-br体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0101]
本实施例基于ito/pedot：pss/pm6：y6/agnws-pfn-br正置结构有机太阳能电池，其中agnws-pfn-br为体相接触电极-界面层结构，pfn-br为电子传输层材料，具体步骤如下：
[0102]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再
用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0103]
底电极上进行空穴传输层的制备：空穴传输层pedot：pss采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度20nm的pedot：pss薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0104]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于空穴传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0105]
顶电极的制备：采用喷涂agnws的方式，在有机活性层上面喷涂沉积一层厚度为200nm的agnws顶电极；
[0106]
界面层电子传输层的制备：采用刮涂的方法制备的pfn-br电子传输层，其中，pfn-br墨水浓度为0.5mg/ml，分散剂为甲醇。将pfn-br墨水滴在agnws电极上面，刮涂即得pfn-br电子传输层；基于此，即得agnws-pfn-br为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0107]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先刮涂沉积pfn-br电子传输层，随后在pfn-br电子传输层上沉积agnws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表5中。
[0108]
表5.不同电极-界面接触结构正置有机太阳能电池性能
[0109][0110]
实施例6
[0111]
基于agnws-ndib体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0112]
本实施例基于ito/pedot：pss/pm6：y6/agnws-ndib正置结构有机太阳能电池，其中agnws-ndib为体相接触电极-界面层结构，ndib为电子传输层材料，具体步骤如下：
[0113]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0114]
底电极上进行空穴传输层的制备：空穴传输层pedot：pss采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度20nm的pedot：pss薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0115]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于空穴传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0116]
顶电极的制备：采用刮涂agnws的方式，在有机活性层上面刮涂沉积一层厚度为200nm的agnws顶电极；
[0117]
界面层电子传输层的制备：采用旋涂的方法制备的ndib电子传输层，其中，ndib墨
水浓度为0.5mg/ml，分散剂为三氟甲醇。将ndib墨水滴在agnws电极上面，旋涂即得ndib电子传输层，旋涂的转速为3000rpm；基于此，即得agnws-ndib为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0118]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先沉积ndib电子传输层，随后在ndib电子传输层上刮涂沉积agnws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表6中。
[0119]
表6.不同电极-界面接触结构正置有机太阳能电池性能
[0120][0121]
实施例7
[0122]
基于cunws-moo
x
体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0123]
本实施例基于ito/zno/pm6：y6/cunws-moo
x
倒置结构有机太阳能电池，其中cunws-moo
x
为体相接触电极-界面层结构，moo
x
为空穴传输层材料，具体步骤如下：
[0124]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0125]
底电极上进行电子传输层的制备：zno纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度30nm的zno薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0126]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于电子传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0127]
顶电极的制备：采用喷涂cunws的方式，在有机活性层上面喷涂沉积一层厚度为200nm的cunws顶电极；
[0128]
界面层空穴传输层的制备：采用旋涂的方法制备的moo
x
空穴传输层，其中，moo
x
墨水浓度为10mg/ml。将moo
x
墨水滴在cunws电极上面，旋涂即得moo
x
空穴传输层，旋涂的转速为3000rpm；基于此，即得cunws-moo
x
为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0129]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先沉积moo
x
空穴传输层，随后在moo
x
空穴传输层上沉积cunws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表7中。
[0130]
表7.不同电极-界面接触结构倒置有机太阳能电池性能
[0131]
[0132]
实施例8
[0133]
基于cunws-nio
x
体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0134]
本实施例基于ito/zno/pm6：y6/cunws-nio
x
倒置结构有机太阳能电池，其中cunws-nio
x
为体相接触电极-界面层结构，nio
x
为空穴传输层材料，具体步骤如下：
[0135]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0136]
底电极上进行电子传输层的制备：zno纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度30nm的zno薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0137]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于电子传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0138]
顶电极的制备：采用旋涂cunws的方式，在有机活性层上面旋涂沉积一层厚度为200nm的cunws顶电极；
[0139]
界面层空穴传输层的制备：采用喷涂的方法制备的nio
x
空穴传输层，其中，nio
x
墨水浓度为2mg/ml。将nio
x
墨水喷涂在cunws电极上面即得nio
x
空穴传输层；基于此，即得cunws-nio
x
为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0140]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先喷涂沉积nio
x
空穴传输层，随后在nio
x
空穴传输层上沉积cunws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表8中。
[0141]
表8.不同电极-界面接触结构倒置有机太阳能电池性能
[0142][0143]
实施例9
[0144]
基于cunws-pedot：pss体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0145]
本实施例基于ito/zno/pm6：y6/cunws-pedot：pss电池，其中cunws-pedot：pss为体相接触电极-界面层结构，pedot：pss为空穴传输层材料，具体步骤如下：
[0146]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0147]
底电极上进行电子传输层的制备：zno纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度30nm的zno薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0148]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶
液旋涂于电子传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0149]
顶电极的制备：采用旋涂cunws的方式，在有机活性层上面旋涂沉积一层厚度为200nm的cunws顶电极；
[0150]
界面层空穴传输层的制备：采用旋涂的方法制备的pedot：pss空穴传输层。将pedot：pss滴在cunws电极上面，旋涂即得pedot：pss空穴传输层，旋涂的转速为3000rpm；基于此，即得cunws-pedot：pss为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0151]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先沉积pedot：pss空穴传输层，随后在pedot：pss空穴传输层上旋涂沉积cunws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表9中。
[0152]
表9.不同电极-界面接触结构倒置有机太阳能电池性能
[0153][0154]
实施例10
[0155]
基于cunws-zno体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0156]
本实施例基于ito/moo
x
/pm6：y6/cunws-zno正置结构有机太阳能电池，其中cunws-zno为体相接触电极-界面层结构，zno为电子传输层材料，具体步骤如下：
[0157]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0158]
底电极上进行空穴传输层的制备：moo
x
纳米颗粒的乙醇分散液采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度20nm的moo
x
薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0159]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于空穴传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0160]
顶电极的制备：采用喷涂cunws的方式，在有机活性层上面喷涂沉积一层厚度为200nm的cunws顶电极；
[0161]
界面层电子传输层的制备：采用喷涂的方法制备的zno电子传输层，其中，zno墨水浓度为5mg/ml。将zno墨水喷涂在cunws电极上面即得zno电子传输层；基于此，即得cunws-zno为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0162]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先喷涂沉积zno电子传输层，随后在zno电子传输层上喷涂沉积cunws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表10中。
[0163]
表10.不同电极-界面接触结构正置有机太阳能电池性能
[0164][0165]
实施例11
[0166]
基于cunws-pfn-br体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0167]
本实施例基于ito/pedot：pss/pm6：y6/cunws-pfn-br正置结构有机太阳能电池，其中cunws-pfn-br为体相接触电极-界面层结构，pfn-br为电子传输层材料，具体步骤如下：
[0168]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0169]
底电极上进行空穴传输层的制备：空穴传输层pedot：pss采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度20nm的pedot：pss薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0170]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于空穴传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0171]
顶电极的制备：采用刮涂cunws的方式，在有机活性层上面刮涂沉积一层厚度为200nm的cunws顶电极；
[0172]
界面层电子传输层的制备：采用刮涂的方法制备的pfn-br电子传输层，其中，pfn-br墨水浓度为0.5mg/ml，分散剂为甲醇。将pfn-br墨水滴在cunws电极上面，刮涂即得pfn-br电子传输层；基于此，即得cunws-pfn-br为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0173]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先刮涂沉积pfn-br电子传输层，随后在pfn-br电子传输层上沉积cunws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表11中。
[0174]
表11.不同电极-界面接触结构正置有机太阳能电池性能
[0175][0176]
实施例12
[0177]
基于cunws-ndib体接触的网络状电极制备方法及其器件：
[0178]
本实施例基于ito/pedot：pss/pm6：y6/cunws-ndib正置结构有机太阳能电池，其中cunws-ndib为体相接触电极-界面层结构，ndib为电子传输层材料，具体步骤如下：
[0179]
首先依次使用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇对透明衬底及氧化铟锡(ito)透明导电底电极所组成的基片进行超声清洗，每次清洗时间均为30min，之后用氮气吹干后，再
用uvo臭氧清洗机处理基片30min；
[0180]
底电极上进行空穴传输层的制备：空穴传输层pedot：pss采用旋涂法，在底电极上面旋涂厚度20nm的pedot：pss薄膜，旋涂转速为3000rpm，130℃温度下干燥10min；
[0181]
有机活性层的制备：有机活性层由电子给体pm6，电子受体y6混合溶于氯仿，制备成活性层墨水，其中pm6与y6的质量百分比为1∶1.2，pm6浓度为7mg/ml，然后在混合溶液中加入体积分数为氯仿体积的为0.5％的氯萘作为添加剂，溶液搅拌3h备用。将活性层混合溶液旋涂于空穴传输层表面得到的有机活性层薄膜，然后于100℃退火处理10min，电池活性层活性面积为0.0625cm2；
[0182]
顶电极的制备：采用刮涂cunws的方式，在有机活性层上面刮涂沉积一层厚度为200nm的cunws顶电极；
[0183]
界面层电子传输层的制备：采用刮涂的方法制备的ndib电子传输层，其中，ndib墨水浓度为0.5mg/ml，分散剂为三氟甲醇。将ndib墨水滴在cunws电极上面，刮涂即得ndib电子传输层；基于此，即得cunws-ndib为体相接触电极-界面层结构。该体系有机太阳能电池制备完成。
[0184]
对于电极-界面层“线面”接触结构的电池制备，在活性层上先刮涂沉积ndib电子传输层，随后在ndib电子传输层上沉积cunws电极即得目标器件。各功能层制备工艺相同，具体的电池性能参数列举在表12中。
[0185]
表12.不同电极-界面接触结构正置有机太阳能电池性能
[0186][0187]
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
[0188]
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
[0189]
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

技术特征：
1.一种网络状体相接触的电极-界面层复合结构的制备方法，其特征在于，包括：提供金属纳米线网络，所述金属纳米线网络设置于活性层上；提供包含流体界面缓冲层材料；将所述流体界面缓冲层材料从作为顶电极的金属纳米线网络的顶部注入，使界面层在金属纳米线网络中形成贯通的结构，构建界面层与金属纳米线网络状体相接触的电极-界面层复合结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述界面层包括空穴传输层或电子传输层。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述流体界面缓冲层材料包括包含界面缓冲层材料的墨水，所述墨水包括流体界面缓冲层材料和溶剂，所述溶剂包括水和/或醇，所述醇包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述流体界面缓冲层材料包括聚合物、金属氧化物颗粒或溶胶-凝胶前驱体，所述流体界面缓冲层材料与空穴传输层或电子传输层的材质相同。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属纳米线网络所含的金属纳米线包括银纳米线、铜纳米线中的任意一种或多种的组合。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属纳米线网络所含的金属纳米线的直径为10nm～100nm，长度为10μm～100μm。7.根据权力要求1所述的制备方法，其特征在于：采用旋涂、喷涂、喷墨印刷、刮刀涂布、狭缝涂布中的任一种方法制备形成所述金属纳米线网络。8.根据权力要求1所述的制备方法，其特征在于：采用旋涂、喷涂、喷墨印刷、刮刀涂布、狭缝涂布中的任一种方法制备形成所述的界面层。9.由权利要求1-8中任一项所述方法制备的网络状体相接触的电极-界面层复合结构。10.一种光电器件，其特征在于，所述光电器件包括权利要求9所述的网络状体相接触的电极-界面层复合结构，优选的，所述光电器件包括有机太阳能电池或者钙钛矿太阳能电池。

技术总结
本发明公开了一种网络状体相接触的电极-界面层复合结构、其制法与应用。所述电极-界面层复合结构的制法包括：提供金属纳米线网络，所述金属纳米线网络设置于活性层上；将所述流体界面缓冲层材料从作为顶电极的金属纳米线网络的顶部注入，使界面层在金属纳米线网络中形成贯通的结构，构建界面层与金属纳米线网络状体相接触的电极-界面层复合结构。本发明提供的制法利用金属纳米线网络化堆积的特点，通过简单的注入界面缓冲层的方法，改善了金属纳米线与界面缓冲层之间的接触，金属纳米线与界面缓冲层具有充分的接触面积，可以形成更好的界面接触，大大降低界面接触电阻，提高金属纳米线顶电极电荷提取能力，具有很强的实用性。具有很强的实用性。具有很强的实用性。


技术研发人员：查吴送 骆群 马昌期
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：2022.03.09
技术公布日：2023/9/23