[發明專利]一種基于海藻酸鈉修飾的有機太陽電池及制備方法

在審

• 申請號: 201811314232.9
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109585656A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 余璇;于曉明;謝聲旺;李寧;周英棠;陳立橋
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

一種基于海藻酸鈉修飾的有機太陽電池及制備方法，所述的有機太陽電池由襯底、透明導電薄膜、電子傳輸層、界面修飾層、光活性層、空穴傳輸層以及高功函數陽極依次層疊組成，所述的界面修飾層為海藻酸鈉膜；所述的制備方法包括如下步驟：(a)在透明導電薄膜襯底上制備電子傳輸層；(b)在電子傳輸層上,旋涂制備將海藻酸鈉修飾層；(c)在修飾層上依次制備活性層、空穴傳輸層、陽極，得到所述太陽電池；它采用價格低廉、安全無毒的海藻酸鈉作為界面修飾層，用于提高有機聚合物太陽電池中電子傳輸層與活性層材料之間的界面接觸質量，具有結構簡單，能顯著提升電池性能等特點。

技術領域

本發明涉及的是一種海藻酸鈉修飾的有機太陽電池及制備方法，屬于光電技術領域。

背景技術

由于有機聚合物太陽電池質量輕，制備方法簡單，造價低廉，可制成柔性、大面積器件等特點，受到人們的廣泛關注。當前的研究熱點主要集中在:聚合物活性層材料的設計合成，電池結構設計改進以實現光吸收增強，有機無機界面的修飾等等，希望得到高效的聚合物電池器件，從而實現聚合物太陽電池的商業化生產和大規模應用。

界面修飾對提高聚合物電池性能來說非常重要，這是由于電子傳輸層與有機聚合物活性層材料的表面能不同，浸潤性不同，使得在制備電池涂膜過程中，在界面接觸處易出現孔洞、涂膜不均等現象，形成載流子復合中心，導致電池效率得不到提升。目前文獻報道的界面修飾材料有很多，如：conjugated polyelectrolyte, self-assembledmonolayers, polyethylenimine ethoxylated 等等。

海藻酸鈉,分子式為 (C6H7NaO6)x, 白色或淡黃色粉末，從褐藻植物中提取得到，是由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸通過 1-4 糖苷鍵連接而成的一種線性聚合物，具有良好的安全性及生物相容性。商業化生產始于1927年，現全世界每年約生產30000噸。海藻酸鈉是無毒食品，1938年被收入美國藥典。海藻酸鈉含有大量的—COO－，在水溶液中可表現出聚陰離子行為，有一定的黏附性，具有明顯的pH敏感性，具有藥物制劑輔料所需的穩定性、溶解性、粘性和安全性, 并且儲量豐富、可再生，被廣泛應用于醫藥、食品、紡織等行業。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種采用價格低廉、安全無毒的海藻酸鈉作為界面修飾層，用于提高有機聚合物太陽電池中電子傳輸層與活性層材料之間的界面接觸質量，不僅結構簡單，而且能顯著提升電池性能的基于海藻酸鈉修飾的有機太陽電池及制備方法。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種基于海藻酸鈉修飾的有機太陽電池，由襯底、透明導電薄膜、電子傳輸層、界面修飾層、光活性層、空穴傳輸層以及高功函數陽極依次層疊組成，所述的界面修飾層為海藻酸鈉膜。

作為優選：所述海藻酸鈉膜厚度為5~20nm。

作為優選：所述襯底可選用玻璃或柔性PET；

所述透明導電薄膜為In、Sn、Zn、Cd的氧化物或Ag納米線；

所述電子傳輸層為TiO₂, ZnO, 包括Al、Mg、Ga、Cu摻雜ZnO的納米顆粒、納米橋、納米片、納米柱納米結構；

所述光活性層為聚合物電子給體、受體混合薄膜，包括聚3-己基噻吩(P3HT)-富勒烯;P3HT-(indene-C60 bisadduct) ICBA, PTB7-PC71BM；

所述空穴傳輸層為MoO₃, V₂O₅；

所述陽極為Ag，Au。

一種如上所述基于海藻酸鈉修飾的有機太陽電池的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：

(a)在透明導電薄膜襯底上制備電子傳輸層；