[發明專利]包含聚氨基酸電子收集層的有機太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201711377629.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109935700A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 周惠瓊;鄭眾
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明涉及有機太陽能電池技術領域，提供了一種包括聚氨基酸的電子收集層，包含該電子收集層的太陽能電池及該太陽能電池的制備方法。本發明通過對電子收集層材料進行合理的篩選，細致的優化，得到了一種性能優良、成本低廉、無毒性的聚氨基酸電子收集層材料。將所述聚氨基酸電子收集層用于有機太陽能電池中，可實現其高光電轉化效率。不僅如此，界面層的插入有效地避免了由于缺陷和針孔引起的漏電，極大地改善了器件的填充因子。使用聚氨基酸用作電子收集層，避免了繁瑣的合成以及提純步驟，并且，本發明的制備方法可以用于工業化生產。本發明切中領域關鍵問題，利于有機太陽能電池的工業化發展。

技術領域

本發明涉及有機太陽能電池技術領域，具體涉及包含聚氨基酸電子收集層的有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術

為了應對能源危機，太陽能電池領域近年來發展迅速。其中有機太陽能電池由于具有可溶液加工，可印刷制備大面積器件等優點受到了廣泛關注。構成有機太陽能電池的各部件對其工作過程有顯著的影響。由于具備較高的電導率，金屬材料一直被用作制備有機太陽能電池的反光電極。透明電極一側，由于需要其在可見光區良好地透過率和較高的電導率，領域內應用最廣泛的是摻雜態的氧化銦錫(ITO)。然而，如果使用這兩種電極與本體異質結活性層直接制備器件，則在活性層與電極的接觸界面處會形成較大的接觸電阻，造成能量損失。因此，需要將對不同電荷具有選擇性的界面材料插入到活性層和電極之間，以方便正負電極對不同的電荷進行選擇性的抽取。不僅如此，界面層的插入可有效地避免由于缺陷和針孔引起的漏電，極大地改善了器件的填充因子。

太陽能電池界面層材料的使用必須按照活性層材料的不同而進行調整。此外，為了避免進行繁瑣的合成以及提純，需要盡量使用自然界已有的材料作為界面層材料。并且，為了能夠在工業化生產上進行應用，所使用的各層材料需要盡可能的表現出低毒性。在這些先決條件下，如何提高有機太陽能電池的光電轉化效率是十分重要的課題。

發明內容

為了改善現有技術存在的上述的缺陷，本發明提供一種制備步驟簡單、原材料成本低廉、工藝可控性強的電子收集層制備方法，得到一種具有低毒性、高效率，易制備的有機太陽能電池電子收集層，所述電子收集層可在有機太陽能電池中實現高光電轉化效率。

為了實現上述目的，本發明提供了一種電子收集層，所述電子收集層包括聚氨基酸。

根據本發明，所述電子收集層可以為太陽能電池電子收集層，例如為有機太陽能電池電子收集層。

根據本發明，所述聚氨基酸可以為聚賴氨酸、聚亮氨酸或其混合物。

根據本發明，所述聚氨基酸的數均分子量可以為1-50萬，例如10-40萬，如為20萬；其分子量分布為1.5-3.0，例如為2.0-2.5，如2.3。

本發明還提供聚氨基酸作為電子收集層的用途，例如太陽能電池電子收集層的用途，如有機太陽能電池電子收集層的用途。

根據本發明，所述聚氨基酸具有上文所述定義。

本發明還提供一種有機太陽能電池，所述太陽能電池包含如上所述電子收集層。

根據本發明，所述有機太陽能電池還包括鋁電極、活性層、PEDOT:PSS和導電基底ITO。

根據本發明，所述有機太陽能電池中，鋁電極、電子收集層、活性層、PEDOT:PSS和導電基底ITO依次排布。

根據本發明，所述鋁電極的厚度為50-150nm，例如為80-120nm，如100nm。

根據本發明，所述活性層可以為活性層給體材料與活性層受體材料的組合，例如為PTB7-Th：IEICO-4F；所述活性層的厚度可以為50-150nm，例如為100-130nm，如120nm。

本發明還提供如上所述有機太陽能電池的制備方法，所述方法包括以下步驟：