[發明專利]飛秒激光誘導的有機太陽能電池材料在紅光波段吸收增強的方法

在審

• 申請號: 201710303367.4
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107170888A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 竇菲
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于有機太陽能電池領域，具體涉及一種利用飛秒激光誘導的有機太陽能電池材料在紅光波段吸收增強的方法。

背景技術

有機材料是開發有機太陽能電池器件的關鍵，材料的特性從本質上決定了器件的光電轉化效率，其中主要影響因素包括：材料對太陽光的吸收效率，光致激子在材料中的遷移效率，光致激子在材料中分離成光電荷的效率，產生的光電荷在材料中的傳輸效率，以及材料和電極界面接觸及功函數匹配導致的電荷收集效率等等。它通常包括小分子材料和高分子材料兩類。然而，無論是小分子還是高分子有機太陽能電池材料對于太陽光譜的吸收都主要局限于綠光波段，對于紅光波段太陽光譜的利用效率比較低。這在本質上限制了有機材料對太陽光譜的利用，從而限制了有機太陽能電池的效率。

發明內容

本發明的目的是提出一種利用飛秒激光誘導有機材料，使有機材料分子間的作用進行調制的方法，從而實現有機太陽能電池材料在紅光波段吸收增強的目的。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種利用飛秒激光誘導的有機太陽能電池材料在紅光波段吸收增強的方法，將有機材料溶液暴露在一定強度的飛秒激光光束中一段時間，觀察到有機溶液顏色明顯變暗，具體包括以下步驟：

1)將有機太陽能電池材料充分溶解于有機溶劑中，濃度為1-25mg/ml，制備成有機溶液；

2)將步驟1)中配制的有機溶液，用移液器轉移到比色皿中，蓋蓋并用封口膜密封；

3)將步驟2)中得到的密封的有機溶液暴露在飛秒激光光束中1min到60min，看到有機溶液顏色變暗，飛秒激光單位面積上的能量為10-20mW/mm²。

進一步，所述有機太陽能電池材料為半結晶聚合物有機材料。

進一步，所述有機溶劑為極性有機溶劑。

進一步，用于裝有機溶液的比色皿厚度應限制在mm量級，使整個池子中溶液均勻暴露在飛秒激光下，受照射的強度在空間上均勻分布；減少溶液不均勻度對吸收光譜測試的影響。

進一步，飛秒激光與有機溶液作用時間應與有機溶液濃度、飛秒激光光束單位面積強度滿足如下正比關系：

且飛秒激光作用時間不可超過有機材料所能承受的最大作用時間，以免破壞材料特性。

進一步，半結晶聚合物有機材料為P3HT。

進一步，極性有機溶劑為氯仿。

本發明具有如下優點：

1)本發明要求的工藝簡單，制備周期短，可實現大批量吸收增強的有機材料的制備；

2)本發明通過選用不同的有機材料，可以實現對不同的有機材料材料吸收的增強；

3)本發明可以通過改變有機溶液暴露在飛秒激光下時間的長短和飛秒激光單位面積的強度來調制有機溶液吸收增強的程度；

4)本發明容易實現，重復性好。

附圖說明

圖1為1mg/ml的P3HT氯仿溶液在強度為15mW/mm²的飛秒激光照射下，吸收光譜隨照射時間的動態變化，其中，每條吸收光譜譜線的測試時間間隔為100s，共32條譜線。

具體實施方式

下面結合實施例進一步說明本發明，但本發明并不限于該實施例。

本發明提供一種利用飛秒激光誘導的有機太陽能電池材料在紅光波段吸收增強的方法，包括以下步驟：

1)將有機太陽能電池材料P3HT充分溶解于氯仿溶劑中，濃度為1mg/ml，制備P3HT氯仿溶液；

2)將步驟1)中制備的P3HT氯仿溶液，用移液器轉移到比色皿中，蓋蓋并用封口膜密封；

3)將步驟2)中得到的密封的P3HT氯仿溶液暴露在波長為400nm的鈦寶石晶體飛秒激光器產生的飛秒激光光束中，看到有機溶液顏色變暗，飛秒激光單位面積上的能量為15mW/mm²，并將其持續暴露在飛秒激光光束中50min。

4)通過動態測試有機溶液的吸收光譜，觀察到溶液在550nm到650nm波段的吸收強度隨光照時間的增加逐漸增強。測得的吸收光譜如附圖1所示。