[發明專利]有機太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110253022.9
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113054108A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 楊誠;劉孔;李其聰;詹松霖;吳玉林;王智杰;曲勝春;王占國
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種有機太陽能電池及其制備方法，該有機太陽能電池包括：有源層，包括給體、第一受體及第二受體，所述給體、第一受體及第二受體形成級聯能級排列結構，其中，所述給體為聚合物給體，所述第一受體及第二受體均為非富勒烯受體。該有機太陽能電池電荷傳輸路徑被擴充，有利于提高電荷傳輸效率，從而提高器件的光電轉換效率。并且，由于非富勒烯受體的摻入提高了有源層的疏水性能，減緩水分子對有源層的滲透，從而提高有機太陽能電池光電轉換的穩定性。

技術領域

本公開涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術

大量化石能源的燃燒帶來了嚴重的環境污染，且隨著化石燃料的儲量日益減少，尋找綠色無污染的可代替能源迫在眉睫。太陽能是一種天然的綠色可持續能源，如能有效利用則可以在很大程度上滿足人類社會的能源需求。太陽能電池能夠直接將太陽能轉換成電能，是利用太陽能的有效途徑。在太陽能電池體系中，有機太陽能電池因其具有質輕、柔性、可大面積印刷制備等獨特優勢而廣受關注。然而，有機太陽能電池的能量轉換效率依賴于有源層對太陽光的吸收程度，有機材料的本征吸收光譜窄，阻礙了有機太陽能電池的效率發展。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對于現有技術問題，本公開提出一種有機太陽能電池及其制備方法，用于至少部分解決上述技術問題。

(二)技術方案

本公開一方面一種有機太陽能電池，包括：有源層，所述有源層包括給體、第一受體及第二受體，所述給體、第一受體及第二受體形成級聯能級排列結構，其中，所述給體為聚合物給體，所述第一受體及第二受體均為非富勒烯受體。

可選地，所述給體為PTB7-Th、所述第一受體為COi8DFIC，所述第二受體為ITIC-4F。

可選地，所述給體的量與所述第一受體的量與第二受體的量之和的比例為1∶1.2-1∶1.6，其中，所述第二受體的摻雜比例為5-20wt％。

可選地，所述給體、所述第一受體與第二受體的總濃度為10-30mg/mL。

可選地，所述有源層的厚度范圍為90-100nm。

可選地，所述有機太陽能電池還包括：透明導電襯底、電子傳輸層、空穴傳輸層和電極，其中，所述電子傳輸層、有源層、空穴傳輸層和金屬電極依次疊設于所述透明導電襯底表面。

可選地，所述透明導電襯底為ITO玻璃襯底，所述電子傳輸層為ZnO層，空穴傳輸層為MoO₃層，電極為金屬電極。

本公開另一方面一種有機太陽能電池的制備方法，包括：將聚合物給體與兩種非富勒烯受體進行混合溶解，得到混合液；在預設溫度下對所述混合液進行加熱攪拌，之后加入DIO添加劑繼續攪拌得到有源層溶液；將所述有源層溶液旋涂與電子傳輸層上，使得所述聚合物給體與兩種非富勒烯受體形成級聯能級排列結構，得到有源層。

本公開一方面一種，在惰性氣體氛圍中，對所述混合液進行攪拌。

本公開一方面一種，在所述將所述有源層溶液旋涂與電子傳輸層上之前，所述方法還包括：在透明導電襯底制備電子傳輸層；在所述將所述有源層溶液旋涂與電子傳輸層上之后，所述方法還包括：在所述有源層依次制備空穴傳輸層及電極。

(三)有益效果

本公開提供一種有機太陽能電池及其制備方法，至少具備以下有益效果：

由于太陽能電池的有源層為聚合物給體和兩個非富勒烯受體形成的級聯能級排列結構，可以擴充太陽能電池的電荷傳輸路徑，有利于提高電荷傳輸效率，從而提高器件的光電轉換效率。并且，由于非富勒烯受體的摻入提高了有源層的疏水性能，減緩水分子對有源層的滲透，從而提高器件光電轉換的穩定性。

附圖說明