[發明專利]一種多結疊層有機太陽能電池及其制作方法

在審

• 申請號: 201911094651.0
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110911569A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 金玉;駱昕;李志祥;劉昱瑋
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發明公開了一種多結疊層有機太陽能電池及其制作方法，利用基于PDMS模板轉寫技術將金屬背反射電極/底層聚合物子電池轉寫到前面的聚合物?小分子子電池表面，從而保證在小分子子電池表面制備聚合物子電池，同時不會破壞前結小分子子電池的結構，各子電池得到充分保護，從而實現子電池數量大于5的，且在電池吸收光譜互補的多結疊層有機太陽能電池的制備，有利于提高有機太陽能電池的光譜利用率和開路電壓。

技術領域

本發明涉及一種多結疊層有機太陽能電池及其制作方法。

背景技術

有機太陽能電池是20世紀90年代發展起來的新型太陽能電池，它是由有機光活性層夾在兩個不同極性的電極之間構成的器件。與無機太陽能電池相比，它具有成本低廉、制備簡單、可大面積制造、柔性和環境友好等優點，因此具有廣闊的發展和應用前景。單結有機太陽能電池使用單層光活性層，導致有機半導體光活性層的吸收光譜通常不夠寬，不能實現太陽光的充分吸收，效率比較低。因此疊層結構的有機太陽能電池備受人們關注。

有機疊層太陽能電池是將兩個或兩個以上的子電池用中間連接層連接起來而形成串聯或并聯結構的電池。它利用各子電池光譜吸收的互補性，有效地拓寬了電池對太陽光的吸收，從而提高電池的效率。因此相比單結太陽能電池，疊層太陽能電池可獲得更高的能量轉換效率。

近年來，人們提出了不同結構的疊層太陽能電池，例如：透明導電襯底/聚合物子電池/小分子子電池/背反射金屬電極的結構、透明導電襯底/小分子子電池/小分子子電池/背發反射金屬電極的結構和透明導電襯底/聚合物子電池/聚合物子電池/背反射金屬電極的結構。然而這些結構僅允許先制備聚合物子電池，之后再制備小分子子電池，這就限制了聚合物材料在與背反射電極接觸的子電池中使用。而今年來隨著非富勒受體材料的發展，使得基于非富勒烯子電池的吸收光譜擴展到了紅外和紫外區域。將基于非富勒烯受體的聚合物子電池引入到多結疊層有機太陽能電池中可有效拓寬電池的吸收光譜，增加電池對太陽光譜的利用率。同時為了使疊層有機太陽能電池的開路電壓達到4V以上，疊層結構需要采用大于5個以上的子電池串聯，因此，在不同的子電池中分別采用小分子有機材料和聚合物有機材料十分重要。

然而目前多結機疊層有機太陽能電池的制備仍很難實現，特別是聚合物子電池分列于有機小分子子電池兩側的多結疊層有機太陽能電池更難實現。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種多結疊層有機太陽能電池及其制作方法，解決了上述背景技術中的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種多結疊層有機太陽能電池的制作方法，包括如下步驟：

1)制備聚合物子電池、至少三層小分子子電池依次堆疊的前子電池；

2)制備PDMS襯底、金屬背反射電極和底層聚合物子電池依次堆疊的后子電池；

3)利用PDMS模板轉寫技術將后子電池的金屬背反射電極和底層聚合物子電池轉寫到前子電池的小分子子電池表面，制備得到子電池數量至少為五的多結疊層有機太陽能電池。

在本發明一較佳實施例中，所述步驟1)包括如下步驟：

①制備透明導電襯底，所述透明導電襯底采用氧化銦錫ITO玻璃或具有金屬薄膜的玻璃，所述金屬為Au或Ag，其中ITO膜、Au或Ag作為器件的陽極；

②旋涂的方式在透明導電襯底表面制備有機聚合物子電池的各有源層；

③真空熱沉積的方法在聚合物子電池上沉積至少三個小分子子電池，并用臭氧等離子體處理1s；

在本發明一較佳實施例中，所述步驟2)包括如下步驟：

①將PDMS的預聚物和固化劑以10:1的質量比充分混合，通過熱固化在玻璃模具中制備厚度為2～3mm的PDMS襯底，切成設定的形狀，作為后子電池的基底；