[發明專利]聚合物自組織的高效聚合物太陽能電池

無效

• 申請號: 200680011200.0
• 申請日: 2006-04-06
• 公開（公告）號: CN101176218A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 楊陽;李剛
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48;H01L51/46
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;劉繼富

相關申請的交叉引用?

本申請要求2005年4月7日提交的美國臨時申請No.60/669,332的優先權，其全部內容引入本發明作為參考。

在本發明中美國政府具有付清許可，和在有限的情況下要求專利所有人以如ONR?Contract/Grant?No.N00014-01-1-0136和AFOSRContract/Grant?No.F49620-03-1-0101規定的合理條件許可他人的權利。

背景技術

1.發明領域

本申請涉及生產用于光電電池的聚合物復合膜的方法，生產光電電池的方法和由此生產的光電電池與聚合物復合膜。

2.相關技術的討論

在該說明書中任何地方引用的所有參考文獻包括論文、公開的專利申請和專利的內容引入本發明作為參考。

最近塑料太陽能電池逐漸成為硅基太陽能電池的有前景的經濟合算的替代物。(Brabec，C.J.，Sariciftci，N.S.&?Hummelen，J.，Adv.Func.Mater.11，15(2001)；K.M.Coakley和M.D.McGehee，Chem.Mater.16，4533(2004)；C.J?Brabec，Sol.Ener.Mater.&?Sol.Cells?83，273(2004))。然而，這些塑料太陽能電池的低效率(3-4％)限制了它們用于商業用途的可行性(S.E.Shaheen，C.J.Brabec，N.S.Sariciftci，F.Padinger，T.Fromhertz，J.C.Hummelen，Appl.Phys.Lett.78，841(2001)；F.Padinger，R.S.Rittberger和N.S.Saraciftci，Adv.Func.Mater.13，85(2003)；C.Walduf，P.Schilinsky，J.Hauch和C.J.Brabec，Thin?Solid?Films?451-452，503(2004))。引入本體異質結(BHJ)原理，聚合物光電電池的效率得到大幅提高。(見G.Yu，J.Gao，J.C.Hummelen，F.Wudl，A.J.Heeger，Science?270，1789(1995)和N.S.Saraciftci，L.Smilowitz，A.J.Heeger，F.Wudl，Science285，1474(1992))。BHJ結構具有電子給體與受體材料的互穿網絡，并且由于大的界面面積提供有效的電荷分離。該原理最近也成功地體現在小分子有機光致電壓中(P.Peumans，S.Uchida，和S.R.Forrest，Nature?425，158(2003))。爭論在于由于BHJ結構固有的空間電荷效應，導致填充系數通常低，以及無序結構將最終受到高的串聯電阻的限制(F.Yang，M.Shtein和S.Forrest，Nature?Materials?4，37(2005))。為獲得高效的光電(PV)裝置，需要有效地吸收太陽輻射，為此需要增加裝置厚度。然而，這會進一步增加串聯電阻。因此需要改善的聚合物PV電池。

發明內容

考慮說明書、附圖和實施例，其他的目的和優勢會顯而易見。

根據本發明一個實施方案的制造用于光電電池活性層(activelayer)的聚合物復合膜的方法包括：提供一定量的聚合物基體材料溶液，混合一定量的客體材料與所述量的聚合物基體材料溶液以形成活性材料共混物，和控制聚合物復合膜的生長速率以控制聚合物基體材料中聚合物鏈自組織(self-organization)的量。

根據本發明的一個實施方案通過該方法生產用于光電電池活性層的聚合物復合膜。

根據本發明的一個實施方案制造光電電池的方法包括：提供第一電極，提供接近第一電極并與所述第一電極之間留有空間的第二電極，和在第一電極和第二電極之間保留的空間的至少一部分中提供活性層。所述活性層為根據包括以下步驟的生產方法制造的聚合物復合膜：提供一定量的聚合物基體材料溶液，混合一定量的客體材料與所述量的聚合物基體材料溶液以形成活性材料共混物，和控制聚合物復合薄膜的生長速率以控制聚合物基體材料中聚合物鏈自組織的量。根據本發明的一個實施方案通過該方法生產光電電池。

根據本發明一個實施方案的光電電池具有：第一電極，接近第一電極并與所述第一電極之間留有空間的第二電極，和置于第一電極和第二電極之間保留的空間的至少一部分中的活性層。所述活性層為聚合物復合膜，根據本發明的該實施方案的所述光電電池具有至少約4.4％的功率轉換效率，其可以在未來用可獲得的更好的材料提高。