[發(fā)明專利]基于強關(guān)聯(lián)電子體系的有機太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910083709.1
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101562231A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖立新;羅佳秀;陳志堅;龔旗煌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙）
• 代理人: 李稚婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機太陽能電池(organic?solar?cell，OSC)領(lǐng)域，具體涉及一種基于強關(guān)聯(lián)電子體系的有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，又叫光伏器件。有機太陽能電池就是由有機材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池，具有制作簡單、制備過程溫度低、造價低廉、可以制作大面積柔性器件等優(yōu)點。Kodak研究室的Tang報道了第一個PV(photovoltaic)異質(zhì)結(jié)裝置(C.W.Tang，“Two-layer?organicphotovoltaic?cell”，Appl.Phys.Lett.1986，48，183)。有機太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)包括陽極、空穴傳輸層、光活性層(photoactive?layer)、電子傳輸層和陰極。將光能轉(zhuǎn)換成電能可以分為三個主要過程：(1)吸收一定能量的光子產(chǎn)生電子空穴對-激子(exciton)；(2)激子在外加電場下或不同有機物的界面處(異質(zhì)結(jié))分離成自由的光生載流子(電子和空穴)；(3)光生載流子被太陽能電池的兩極所收集，在外電路中產(chǎn)生電流，獲得電能。

有機太陽能電池可以分別小分子、聚合物和染料敏化太陽能電池。小分子太陽能電池一般采用真空蒸鍍技術(shù)，聚合物太陽能電池一般采用旋涂或噴墨打印技術(shù)制作。其中聚合物太陽能電池由于其簡單的制作技術(shù)，可以制備低廉大面積器件而最具吸引力。一般將可溶性的甲撐富勒烯(受體，傳輸電子)與共軛聚合物(給體，傳輸空穴)混合形成光活性層，可以增加界面接觸面積，利于激子的分離，提高器件的功率轉(zhuǎn)換效率(power-conversion?efficiency，PCE)。PCE即光電轉(zhuǎn)換效率，是單位受光面積的最大輸出功率P_max與入射的太陽光能量密度P_light的百分比，它是太陽能電池的一個重要輸出特性，主要與器件結(jié)構(gòu)、結(jié)的特性、材料性質(zhì)和環(huán)境等有關(guān)。太陽能電池在短路條件下的工作電流稱為短路光電流(I_sc)，等于光子轉(zhuǎn)換成電子-空穴對的絕對數(shù)量，此時電池輸出的電壓為零。太陽能電池在開路條件下的輸出電壓稱為開路光電壓(V_oc)，此時電池輸出的電流為零。太陽能電池?zé)o光照時外加電壓和電流之間的關(guān)系曲線叫光電池的暗特性曲線，在一定光照下端電壓和通過負載的工作電流的關(guān)系曲線叫光電池的伏安特性曲線。其中任一工作點的輸出功率等于(V×I)矩形面積。填充因子FF＝P_max/(V_oc×I_sc)，是輸出特性曲線“方形”程度的量度，F(xiàn)F越大，太陽能電池的性能越好。