[發(fā)明專利]有機太陽能電池

無效

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• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102751439A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐建新;程盼盼;李艷青
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有機太陽能電池。

背景技術(shù)

有機太陽能電池由于成本低、質(zhì)量輕、制備工藝簡便、有機材料柔韌性好、材料來源廣泛等優(yōu)點而具有潛在的應(yīng)用價值，是太陽能發(fā)展的新方向。

目前，基于聚合物有機太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率已超過8％，盡管有機太陽能電池的研究取得了重大進展，但有機太陽能電池同目前應(yīng)用領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的無機太陽能電池相比，其主要問題仍然是光電能量轉(zhuǎn)換效率較低。有機太陽能電池最佳的活性層的厚度在100-200nm之間，這樣的薄層導(dǎo)致了較低的光吸收，從而成為光電轉(zhuǎn)化效率低的一個重要因素。增加活性層的厚度會增加光吸收，但由于有機材料的載流子遷移率低及激子擴散長度短，會降低電荷的傳輸效率。

如何在不增加活性層厚度的前提下提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率成為一個重要的研究課題。目前的光俘獲技術(shù)有很多，包括：（1）微腔和光子晶體效應(yīng)，（2）光學(xué)間隔（重新分配空間內(nèi)的光分布），（3）引入一個周期性結(jié)構(gòu)來增加光程長度，（4）表面等離子體激元共振效應(yīng)等。其中，利用表面等離子體提高光吸收進而提高器件光電轉(zhuǎn)化效率的方法已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。

表面等離子體是指在金屬表面存在的自由振動的電子與光子相互作用產(chǎn)生的沿著金屬表面?zhèn)鞑サ碾娮邮杳懿ū砻妗＝饘偌{米粒子在入射光的激勵下，電子受光電場的驅(qū)動將發(fā)生集體的振蕩，并與特定頻率的光發(fā)生共振，形成所謂的局部表面等離子體共振，表面等離子體共振將引起有選擇性的光子吸收，散射及局部電磁場的增強等效應(yīng)。一般情況下,表面等離子體激元的能量會很快的轉(zhuǎn)化成非輻射的熱能而被損耗掉。因此，如何通過引入微納結(jié)構(gòu)達到波矢匹配去將表面等離子體激元的能量激發(fā)出來，提高器件的光吸收提取效率，具有重要的研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。

中國專利申請第201110068868.1號公開了一種太陽能電池，該太陽能電池在制作過程中，在太陽能電池背電極與光伏層之間制備出一層由金屬納米鏈組成的金屬納米薄膜，入射光經(jīng)過光陽極和光伏層，被局域在金屬納米鏈表面，并形成橫向傳輸?shù)谋砻娴入x子體激元傳輸模式，因此大幅增長了入射光在光伏層的有效傳輸距離，從而提高太陽能電池對入射光的吸收效率，可大幅提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。但是該技術(shù)的缺點在于：金屬納米薄膜與光伏層之間直接接觸，易影響太陽能電池器件電阻、開路電壓、填充因子等電學(xué)性質(zhì)。

有鑒于此，有必要提供一種改進的太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種有機太陽能電池，在提高器件光電轉(zhuǎn)化效率的同時，不影響器件的電學(xué)性質(zhì)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種有機太陽能電池，包括：

第一電極；

第二電極；

光活性層，介于所述第一電極和第二電極之間；

電子傳輸層，介于所述第一電極和光活性層之間；

空穴傳輸層，介于所述第二電極和光活性層之間，

其中，所述電子傳輸層和/或空穴傳輸層中設(shè)有金屬納米顆粒。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬納米顆粒選自銀、金、銅、鉑、鐵、鈷、鎳或鈦中一種或多種的合金。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述電子傳輸層或空穴傳輸層為過渡金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈦或PEDOT。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述光活性層滿足該光活性層的吸收峰與所述金屬納米顆粒的表面等離子體共振峰一致。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述電子傳輸層包括第一電子傳輸層和第二電子傳輸層，所述金屬納米顆粒位于所述第一電子傳輸層和第二電子傳輸層之間并形成金屬納米顆粒薄膜。

作為本發(fā)明的進一步改進，制作所述電子傳輸層的步驟包括：

（1）制作第一電子傳輸層；

（2）在第一電子傳輸層上形成金屬納米顆粒薄膜；

（3）在金屬納米顆粒薄膜上形成第二電子傳輸層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述空穴傳輸層包括第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層，所述金屬納米顆粒位于所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層之間并形成金屬納米顆粒薄膜。

作為本發(fā)明的進一步改進，制作所述空穴傳輸層的步驟包括：

（1）制作第一空穴傳輸層；

（2）在第一空穴傳輸層上形成金屬納米顆粒薄膜；

（3）在金屬納米顆粒薄膜上形成第二空穴傳輸層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬納米顆粒的制作方法選自熱蒸發(fā)、濺射、電子束沉積、化學(xué)合成或自組裝。