[發明專利]一種有機太陽能電池

有效

• 申請號: 201310272060.4
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103346259A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 唐建新;謝浩俊;李艷青;馬國富
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明屬于太陽能電池領域，具體涉及了一種有機太陽能電池。

背景技術

時代的發展需要大量能源，而化石能源作為直接的一次能源被大量使用而日益枯竭，成為限制發展的瓶頸。太陽能作為一種源源不斷的清潔能源而受到越來越廣泛的關注，其中，制作高效率的太陽能電池將太陽能轉化為電能成為利用太陽能的重要方法。太陽能電池主要分為無機太陽能電池（主要由硅基或其它無機材料基底制作而成）和有機太陽能電池，有機太陽能電池因具有材料易得、廉價、易于大面積制作、柔性等優點而日益受到重視，因此也逐漸成為一種極具有前景的新型太陽能電池。

有機太陽能電池的結構包括：陽極、空穴傳輸層、光活性層、電子傳輸層和陰極，其工作原理主要為采用具有光敏性質的有機物作為光活性層材料，由于有機物中電荷的局域性，太陽光通過透明的陽極進入到光活性層，光活性層的有機物吸收太陽光后被激發，從而產生電子-空穴對，即產生激子（或稱為載流子），所述的電子和空穴并被分別解離到所述的電子傳輸層和空穴傳輸層，并得以最終傳輸到所述的陰極和陽極，從而產生光電流，整個過程也可稱為光伏效應。

眾所周知，有機太陽能電池與硅基類無機太陽能電池相比，其光電轉換效率仍然較低，因此提高光電轉換效率是有機太陽能電池實現產業化所需要解決的核心技術問題。而由于有機太陽能電池光活性層中的有機物客觀存在禁帶寬度的限制，使得有機物不可能對所有波段的光譜都進行充分響應，即太陽光譜中的能量較低的光波段不能夠激發光活性層的有機物以產生激子，因而也導致了有機太陽能電池對于太陽光的吸收是局限的，因此在不影響其它性能的前提下，提高光活性層的光吸收效率成為提高有機太陽能電池的一個有效的重要手段。目前已有一些關于提高光活性層的光吸收效率的多種技術公開，如通過對光活性層有機物具體選用材料的優化改進來提高其光吸收效率。又如本申請人的在先申請專利，其公開號為CN102751439A，公開了一種有機太陽能電池，通過其通過在電子傳輸層和/或空穴傳輸層中設有金屬納米顆粒，通過金屬納米顆粒的表面等離子體效應增強了光活性層對光的吸收，使太陽能電池的光電流增加，從而明顯提高有機太陽能電池器件的光電轉化效率。

以上方法均在一定程度上有效提高了有機太陽能電池的光吸收效率，但對于有效實現有機太陽能電池的產業化需求來說顯然仍然是不夠的，如何進一步提高光活性層的光吸收效率目前仍然是重要且急待不斷研究的技術命題。

發明內容

有鑒于此，本申請人基于致力從事在有機太陽能電池的多年研究經驗和積累的專業知識，經過大量實驗摸索驗證，提出本發明申請，本發明的目的在于提出一種有機太陽能電池，能夠有效提高光活性層的光吸收效率，從而進一步提高有機太陽能電池的光電轉換效率，加快實現有機太陽能電池的產業化進程。

根據本發明的目的提出的一種有機太陽能電池，其中，包括:

收集空穴的陽極；

收集電子的陰極；

產生空穴-電子對的光活性層，介于所述的陽極和陰極之間；

電子傳輸層，介于所述的陰極和光活性層之間；

其中，所述的電子傳輸層為有機小分子層，所述的有機小分子層中摻雜有發光材料，對于光活性層未吸收或吸光效率低的波段，所述的發光材料吸收該波段能量，并發射出易于被光活性層吸收的光波段，進而提高光活性層的光吸收效率。

優選地，還包括空穴傳輸層，介于所述的陽極和光活性層之間。

優選地，所述的發光材料選自Ir(ppy)3、Ir(ppy)2(acac)、Ir(mppy)3、Ir(pq)2(acac)、Ir(bt)2(acac)、Ir(MDQ)2(acac)、Ir(pq)3、Ir(flq)2(acac)、Ir(fliq)2(acac)、Ir(piq)2(acac)、Ir(piq)3、Ir(btp)2(acac)、C545T、DCM、DCJTB、Perylene、DPAVBi、DPAVB、BDAVBi、FirPic或Rubrene中的一種或幾種的混合。

優選地，所述的有機小分子層的有機小分子為Alq3、BCP、BPhen、Liq、BAlq、3TPYMB、TAZ或TPBi中的一種或幾種的混合。

為了節省文字篇幅，本發明對有機分子主要采用了簡化名稱標示，具體的對應名稱表請見下表1：

表1對應名稱表

優選地，所述的有機小分子層中發光材料的摻雜濃度等于或小于50%。進一步優選地，所述的有機小分子層中發光材料的摻雜濃度可選擇在1-10%。