[發明專利]高效有機太陽能電池及制備方法

在審

• 申請號: 201711288824.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108206240A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 陶斯祿;李馨蕊;杜曉揚
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

高效有機太陽能電池及制備方法，屬于有機太陽能電池領域。本發明的太陽能電池各層沿ITO玻璃、電子傳輸層、活性層、空穴傳輸層和陽極順次設置，所述活性層中含有給體材料PTB7?th和受體材料PC71BM，活性層中還含有醇類添加劑。添加醇類添加劑對二元有機太陽能電池中電流的提高以及效率有促進作用，在結構形成過程中可以促進二元共混膜中雙連續互穿網絡的形成，從而有利于激子分離和電荷傳輸。

技術領域

本發明屬于有機太陽能電池領域。

背景技術

有機太陽能電池主要是以具有光敏性質的有機物作為半導體的材料，通過光伏效應產生電壓和電流，其工作原理與無機太陽能電池的工作原理類似，都是基于光伏效應：主要過程是在光照條件下，有機半導體吸收光子，然后形成激子，當激子擴散到活性層接觸面時，電子-空穴對在給受體能級差的作用下分解為自由電子和自由空穴，自由電子和自由空穴被電極收集形成電流，實現太陽能轉化為電能的目的。其工作原理圖如圖1所示。有機太陽能電池(organic solar cells,OSC)憑借其低成本的制造、化學結構可設計性，良好的柔韌性以及加工性能好等優點而受到越來越多的關注，尤其是共軛聚合物太陽能電池。但與無機太陽能電池相比，能量轉化效率低、壽命短和穩定性較差等缺點成為有機太陽能電池商業化的主要因素。為了進一步提高改善性能，使器件更穩定，研究者們提出了各種方法，無論是改變器件結構還是添加膜層和增加新合成的某種材料，都對器件性能有所改進。其中，活性層的形態在BHJ太陽能電池中起著重要的作用。為了實現高PCE，活性層應具有合適的相分離區域和雙連續互穿網絡，其不僅提供用于光產生激子的電荷分離的界面，而且還用作分離的電荷載流子的滲透途徑。BHJ OSC的效率已經通過加工條件進行了優化，如溶劑退火，熱退火和溶劑添加劑的應用。這些方法可以影響BHJ膜的表面形貌，相分離，電荷產生和轉移以及光吸收。在各種加工方法中，在活性層中加入添加劑，從而使有機太陽能電池的性能得到改善是較多研究中常用的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種具有更高效率的有機太陽能電池及制備方法。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，高效有機太陽能電池，其特征在于，各層沿ITO玻璃、電子傳輸層、活性層、空穴傳輸層和陽極順次設置，所述活性層中含有給體材料PTB7-th和受體材料PC71BM，活性層中還含有醇類添加劑。

進一步的，所述醇類添加劑為下述材料之一：

活性層中，所述醇類添加劑的質量比例為1％～10％。優選的，活性層中，所述醇類添加劑的質量比例為3％。

進一步的，所述醇類添加劑為：

本發明的高效有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)配置活性層材料和電子傳輸層材料，其中，

活性層材料配置：

a.PTB7-th為給體材料，PC71BM為受體材料，由兩者共同構成的給體濃度為a mg/ml，按重量比例，給體材料:受體材料＝b:c，溶劑為CB，a為7～15，b:c為1:1～1:5；

b.將給體材料和受體材料溶于溶劑中，加入醇類添加劑，按重量比例，在給體材料、受體材料和醇類添加劑重量之和中，醇類添加劑的占比為1％～10％；

c.室溫下攪拌；

ZnO配置：配置ZnO溶液，溶劑為二甲氧基乙醇。

(2)ITO導電玻璃清洗；

(3)將ITO玻璃進行等離子臭氧處理；

(4)ITO玻璃于氮氣環境中旋涂ZnO溶液，然后退火形成電子傳輸層；

(5)將活性層材料旋涂于ZnO電子傳輸層上，退火；