[發明專利]一種以In2

有效

• 申請號: 201910253985.1
• 申請日: 2019-03-30
• 公開（公告）號: CN109935698B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 於黃忠;王鍵鳴
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種以In₂Se₃為空穴傳輸層的有機太陽能電池及其制備方法，該有機太陽能電池包括依次層疊設置的陽極基底、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層以及陰極層；所述空穴傳輸層為In₂Se₃。本發明制得的有機太陽能電池，使用高電導率、高透光率的In₂Se₃，首先，In₂Se₃具有較高的電導率，可以有效的提升有機太陽能電池的電荷傳輸效率，降低了對薄膜厚度的敏感性；其次In₂Se₃透光率較高，能讓活性層有效利用入射光；最后，本發明中將In₂Se₃粉末用去離子水與異丙醇混合配成溶液后加以旋涂成膜，更為環境友好。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種以In₂Se₃為空穴傳輸層的有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術

有機太陽能電池由于其原料來源廣、工藝容易、易于進行物理與化學改性、電池器件結構多樣、成本低、環境友好等優點而受到廣泛關注。目前有機太陽能電池所報道的能量轉化效率已接近15％，成為新一代太陽能電池的研究熱點。

有機太陽能電池工作原理為：(1)光透過ITO電極照到活性層上，活性層吸收光子產生激子；激子擴散到給體/受體界面處；(2)受體中的激子將空穴轉移到給體上，給體中的激子將電子轉移到受體上，進而實現電荷分離；(3)電子和空穴分別順著受體與給體向陰極與陽極擴散；(4)電子和空穴在電極/活性層界面上分別被陰極和陽極收集，并由此產生光電流和光電壓。

界面層材料包括電子傳輸層材料和空穴傳輸層材料。目前空穴傳輸層材料發展較為落后，商業化產品只有PEDOT:PSS一種。而PEDOT:PSS具有的強酸性和親水性，會對器件的穩定性產生較大的影響。此外， PEDOT:PSS透光率較低，且PSS的絕緣性和PEDOT的強各向異性會使電荷的傳輸和收集受限，從而限制了電池光電轉換效率的提高。對此人們嘗試使用其他材料，如聚合物、小分子有機材料、過渡金屬氧化物等對PEDOT:PSS進行替代；Hou課題組使用鹽酸摻雜PANI，制備了高電導率的HAPAN，并以此為空穴傳輸層，得到了高效率的電池；Heeger課題組使用共軛聚電解質CPEPh-Na作為空穴傳輸層，該材料呈中性，功函數為-5.2eV，有效降低了ITO與活性層之間的界面壁壘，提高了電池性能；Han課題組使用金屬氧化物WO₃，有效地平滑ITO表面，顯著提高電池并聯電阻，降低了光照下的電荷復合概率，提高了填充因子，從而提高電池效率。

發明內容

基于此，本發明提供一種以In₂Se₃為空穴傳輸層的有機太陽能電池及其制備方法。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種以In₂Se₃為空穴傳輸層的有機太陽能電池，包括陽極基底、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層以及陰極層，且所述空穴傳輸層為In₂Se₃。

進一步的，所述陽極基底選自銦錫氧化物玻璃(ITO)。

進一步的，所述空穴傳輸層厚度為20-30nm。

進一步的，所述活性層為P3HT/PCBM，且活性層厚度為150-200nm。

進一步的，所述電子傳輸層為Ca或PFNBr，所述電子傳輸層厚度為5-8nm

進一步的，所述陰極層為Al，所述陰極層厚度為80-85nm。

本發明的另一個目的在于提供一種以In₂Se₃為空穴傳輸層的有機太陽能電池的制備方法，其包括如下步驟：