[發明專利]一種基于花生狀金-硫化銅核殼納米棒的有機太陽能電池寬頻帶光吸收層薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710282684.2
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN106935708B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 劉桂強;劉正奇;湯莉;劉怡;陳檢;黃振平
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

本發明提供了一種基于花生狀金?硫化銅核殼納米棒的有機太陽能電池寬頻帶光吸收層薄膜及其制備方法。所述的有機太陽能電池主要采用化學反應、物理旋涂技術和退火處理等方法制備得到，其結構從下而上依次為玻璃載片(A)、陽極氧化銦錫基底(B)、聚3,4?乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸緩沖層(C)、花生狀金?硫化銅核殼納米棒寬頻帶光吸收層(D)、聚3?己基噻吩:[6,6]?苯基C61?丁酸甲酯活性層(E)和金屬電極(F)；其中寬頻帶光吸收層由花生狀金?硫化銅核殼納米棒組成，其光吸收頻帶跨域了整個可見光區和近紅外區域(400?1350nm)，且半最大值全寬度超過500nm。本發明的制備方法簡單、易操作、可重復性高。

技術領域

本發明涉及一種基于花生狀核殼納米棒的有機太陽能電池寬頻帶光吸收層薄膜，尤其涉及一種基于花生狀金-硫化銅核殼納米棒的有機太陽能電池寬頻帶光吸收層薄膜及其制備方法，屬于新能源和新材料領域。

背景技術

有機太陽能電池(Organic solar cells，簡稱OSCs)以具有光敏性質的有機物作為半導體材料，以光伏效應產生電壓形成電流，從而實現太陽能發電的作用。這種獨特特性使得其在光伏技術領域如太陽能發電廠、便攜式電子設備的能量補給、半透明太陽能電池窗口等方面具有廣闊的應用前景，從而成為新能源與新材料領域中最為活躍的研究熱點之一。

目前有機太陽能電池的功率轉換效率已經達到12％，在低成本、高產率加工有機太陽能電池的工業投資也已得到廣泛關注。但由于有機半導體相對較短的激子擴散長度和低的載流子遷移率，有機太陽能電池的活性層厚度大多在100nm左右，因此在光子到激子的產生過程中能量損耗較大，這大大降低了光的吸收效率。故在有機太陽能電池中，一個簡單可行的方案就是盡可能地增加活性層的光吸收。

金屬納米結構的局域等離激元能夠誘導強的光場局域，在提高光的吸收和捕獲方面具有非常卓越的性能。此外，金屬納米結構還具有很好的兼容性，因而在太陽能電池方面具有非常重要的作用和意義。但目前國內外基于二氧化硅包覆的金納米球、桿及其它金屬納米棒等的太陽能電池，由于所用的金納米球、桿及其它金屬納米棒等的吸收帶寬很窄，故不利于太陽能能量的極大捕獲。因此，要獲得高效的有機太陽能電池，需要制備具有寬頻帶強光吸收的太陽能電池光吸收層。研究發現銅包覆的金納米棒其縱向等離激元共振峰可以得到拓寬(Part.Part.Syst.Charact.2017,1600384)，但利用金和銅直接制備納米棒復合材料方面的報道非常少，這主要是因為金與銅的晶格失配高達11.4％的緣故。鑒于此，國內外基于金和銅的納米棒復合材料大多是通過先在金納米棒外面包覆如鈀金殼層的其它金屬層，然后再在其外層包覆銅殼層來得到納米棒復合材料(CrystEngComm,2013,15,6553-6563)。近年來，研究發現硫離子有助于金屬鹽在金納米顆粒表面形成金屬硫化物殼層(Chem.Mater.2005,17,4256-4261)；硫化鎘、鋅或銀包覆的金納米棒(Small,2012,8,1167–1172；Adv.Funct.Mater.2011,21,1788–1794)和硫化銀、鎘、鋅或銅包覆的金納米晶等核殼復合材料(Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,2881-2885)也不斷得以問世。

但具有寬頻帶光吸收特別是強光吸收的金屬納米棒復合材料在文獻中還很少見報道，而基于金納米棒和硫化銅的具有寬頻帶強光吸收的花生狀金-硫化銅核殼納米棒及其作為有機太陽能電池光吸收層的研究，未見任何報道。

發明內容

本發明旨在提供一種基于花生狀金-硫化銅核殼納米棒的有機太陽能電池寬頻帶光吸收層薄膜及制備方法，制備方法簡單、可操作性強且可重復性高。

本發明所采用的技術方案是：