[發(fā)明專利]一種能夠提高光吸收效率的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110276703.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN102368538A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜春雷;孫晨;鄧啟凌;董小春;高洪濤;張?jiān)＠?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01L51/44
• 分類號(hào): H01L51/44;B82Y30/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 許玉明;盧紀(jì)

1.一種能夠提高光吸收效率的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述電池的結(jié)構(gòu)自上而下分別為：

透明襯底(1)；

透明電極(2)，是一層透明導(dǎo)電層，沉積于玻璃襯底上，其作為所述電池結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極，材料為氧化銦錫(ITO)；

空穴傳輸層(3)，旋涂于透明電極(2)上；

納米金屬結(jié)構(gòu)(4)，其制備于空穴傳輸層(3)內(nèi)部，能夠?qū)崿F(xiàn)光吸收增強(qiáng)；

光活性層(5)，其為有機(jī)半導(dǎo)體高分子材料，旋涂于空穴傳輸層(3)表面；

金屬背電極(6)，用于降低陰極功函數(shù)，有利于電子傳輸；

其中，所述納米金屬結(jié)構(gòu)(4)為周期性Ag金屬納米顆粒，所述周期性Ag金屬納米顆粒能夠提高有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收效率，根據(jù)Mie理論獲得：當(dāng)入射電磁波同金屬顆粒自身結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足下述條件時(shí)，能夠同金屬顆粒表面的自由電子發(fā)生耦合共振：

ϵm=L+1LϵD---(1)]]>

式中，ε_m為金屬的介電常數(shù)實(shí)部；

ε_D為金屬顆粒周圍環(huán)境的介電常數(shù)實(shí)部；

L為整數(shù)，表示發(fā)生共振的階數(shù)；

于是耦合共振形成了局域在金屬顆粒表面的強(qiáng)電磁場(chǎng)，也被稱為局域表面等離子共振，共振時(shí)電磁場(chǎng)能量分為兩部分，一部分被金屬顆粒自身吸收，另一部分會(huì)通過散射傳播出去，即所謂的共振吸收與共振散射；基于公式(1)，設(shè)計(jì)金屬顆粒于太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)中，利用共振散射效應(yīng)讓共振產(chǎn)生的電磁波散射進(jìn)入光活性層內(nèi)，增加了單位面積光活性層接收到的光強(qiáng)，從而提高了光吸收效率；

所述光活性層(5)中的光活性層為35nm超薄厚度，能夠很好得滿足有機(jī)半導(dǎo)體材料載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度要求，使得載流子傳輸效率保持在很高的水平，又通過所述的納米金屬結(jié)構(gòu)(4)的共振散射增強(qiáng)光吸收作用，使得光活性層(5)材料的光吸收效率不但同厚度較大時(shí)相當(dāng)，而且產(chǎn)生的載流子能夠更好的輸運(yùn)避免復(fù)合，從而提高了電池內(nèi)量子效率，提升電池性能。