[發明專利]一種利用核殼納米顆粒提高轉化效率的有機太陽電池

無效

• 申請號: 201110286555.3
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102299261A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 劉仿;黃翊東;曲迪;許騏;謝婉露;青山與一;遷村訖裕;奧良彰
• 申請（專利權）人: 清華大學;日本羅姆公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用核殼納米顆粒提高轉化效率的有機太陽電池，由第一電極、修飾層、活性層和第二電極組成，其特征在于，具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒至少包含于有機太陽電池活性層與修飾層交界處、活性層內部以及活性層與第二電極交界處這三個位置中的一個或多個位置。

2.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其特征在于，所述的核殼結構為金屬-介質核殼結構，其中金屬是指Au、Ag、Cu、Al中的任意一種，介質是指檸檬酸結晶物、SiO₂、TiO₂、ZnO、SnO₂、Nb₂O₅、Al₂O₃中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其特征在于，所述的核殼結構，其核層直徑為5-50nm，殼層厚度為0.5-10nm。

4.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其特征在于，所述的具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒應置于太陽能電池活性層和修飾層的交界處，核殼結構納米顆粒一部分包含于修飾層，另一部分包含于活性層。

5.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其特征在于，所述的具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒應置于活性層和第二電極的交界處，核殼結構納米顆粒一部分包含于活性層，另一部分包含于第二電極內。

6.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其活性層與修飾層的交界處和活性層內部均包含具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒，且活性層與修飾層的交界處的核殼結構納米顆粒一部分包含于修飾層內，另一部分包含于活性層內；活性層內部的核殼結構納米顆粒與共軛聚合物和PCBM活性層材料共混。

7.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其活性層內部和活性層與第二電極的交界處均包含具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒，且活性層內部的核殼結構納米顆粒與共軛聚合物和PCBM活性層材料共混；活性層與第二電極的交界處的核殼結構納米顆粒一部分包含于活性層內，另一部分包含于第二電極內。

8.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其活性層與修飾層交界處和活性層與第二電極交界處均包含具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒，且活性層與修飾層的交界處的核殼結構納米顆粒一部分包含于修飾層內，另一部分包含于活性層內；活性層與第二電極的交界處的核殼結構納米顆粒一部分包含于活性層內，另一部分包含于第二電極內。

9.根據權利要求1所述的有機太陽電池，其活性層與修飾層交界處、活性層內部和活性層與第二電極交界處均包含具有表面等離子體效應的核殼結構納米顆粒，且活性層與修飾層的交界處的核殼結構納米顆粒一部分包含于修飾層內，另一部分包含于活性層內；活性層內部的核殼結構納米顆粒與共軛聚合物和PCBM活性層材料共混；活性層與第二電極的交界處的核殼結構納米顆粒一部分包含于活性層內，另一部分包含于第二電極內。

10.一種利用金屬-介質核殼納米顆粒提高轉化效率的有機太陽電池的制備方法，其特征在于，該方法包括金屬-介質核殼結構納米顆粒的制備以及含有核殼結構納米顆粒有機太陽電池的制作，金屬-介質核殼結構納米顆粒制備方法主要分為三步：1.制備金屬納米顆粒溶膠2.制備含介質元素的離子溶液3.將1與2混合反應得到金屬-介質核殼納米顆粒溶液。金屬納米顆粒溶膠制備方法為含有金屬元素溶液作為氧化劑與還原劑溶液發生氧化還原反應，并在恒溫條件下以固定轉速頻率攪拌，充分反應后保持攪拌狀態下自然冷卻至室溫，即得到金屬納米顆粒溶膠；含介質元素的離子溶液也采用氧化還原反應在氮氣保護條件下反應制得；將得到的含介質元素的離子溶液和之前的金屬納米顆粒溶膠混合后并在恒溫條件下放置數十小時，即可得到以金屬為內核、外層包裹一層介質的金屬-介質核殼結構納米顆粒溶膠，其金屬內核約為5-50nm，介質層厚度約1-10nm；

制備含有核殼結構納米顆粒有機太陽電池，首先需要在石英或玻璃基底表面蒸鍍一層透明導電材料，然后以一定的轉速下以旋涂甩膠的方式將修飾層材料，旋涂至透明導電材料表面上并烘干，再以滴定或旋涂的方式在修飾層上滴入上述方法制得得金屬-介質核殼結構納米顆粒溶膠，并用電熱爐或烤箱烘干，即可得到包含于修飾層與后續形成的活性層交界處的金屬-介質核殼納米顆粒結構；在氮氣保護條件下，用有機溶劑將核殼結構納米顆粒溶膠與光敏活性層材料，充分混合溶解，并在氮氣保護下以旋涂甩膠方式將混合溶液涂在上述制得的修飾層表面后，用電熱爐烘干，即可得到包含于活性層內部的金屬-介質核殼納米顆粒結構；在旋涂好的活性層表面，以滴定的方式滴上金屬-介質核殼納米顆粒溶膠并用電熱爐或烤箱烘干，再通過蒸鍍或濺射的方式在表面已含有核殼納米顆粒的活性層上覆蓋一層金屬電極作為第二電極，即可得到包含于活性層和第二電極交界處的金屬-介質核殼納米顆粒結構，至此也完成了含有核殼結構納米顆粒有機太陽電池的制備。