[發明專利]纖維狀有機太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110854967.6
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113594371A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 柳佃義;呂丹
• 申請（專利權）人: 西湖大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 倪楊

本發明涉及纖維狀有機太陽能電池及其制備方法，該方案包括以下步驟：取柔性導電基底原料進行拋光清理，使其作為柔性導電基底；制備電子傳輸層溶液，并通過牽引涂覆機構均勻涂覆于所述柔性導電基底表面，其中所述牽引涂覆機構通過電機牽引所述柔性導電基底移動穿過涂覆孔實現涂覆操作；制備有機半導體光活性層溶液，并通過所述牽引涂覆機構均勻涂覆于所述電子傳輸層外；制備空穴傳輸層溶液，并通過所述牽引涂覆機構均勻涂覆于所述有機半導體光活性層外；將涂覆完成后的柔性導電基底進行退火得到工作電極；將對電極纏繞于所述工作電極上形成雙軸纏繞結構，本申請具有可降低大尺寸門檻，提高電池能源轉換效率的優點。

技術領域

本發明涉及有機太陽能電池技術領域，具體涉及纖維狀有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術

目前隨著可穿戴電子設備的迅速發展，對于柔性能源供給器件的需求激增，極大地促進了柔性能源供給器件的研究。

作為柔性能源供給器件的一種，纖維狀太陽能電池具有輕質、柔性、可編織、可360度吸光等優點，在可穿戴電子設備領域顯示出巨大的潛力。纖維狀有機太陽能電池采用有機光伏活性材料，具有全固態結構，有望應用于人體可穿戴電子設備，解決能源供給問題。但是，目前纖維狀有機太陽能電池的研究發展緩慢，纖維狀有機太陽能電池的能量轉化效率仍無法有重大突破，遠遠跟不上日益增長的需求。纖維狀有機太陽能電池的低效率和低輸出功率極大限制了纖維狀有機光伏器件的應用范圍，而且現有的制備技術不太容易獲得大尺寸的高質量涂層，纖維狀太陽能電池在規模化的同時保持高質量制備，具有較大挑戰。

因此，亟待一種可顯著降低大尺寸涂層的制備技術，顯著提升電池的能源轉換效率和輸出功率的纖維狀有機太陽能電池及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提供了纖維狀有機太陽能電池及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用了以下技術方案：纖維狀有機太陽能電池包括以下步驟：

S100、取柔性導電基底原料進行拋光清理，使其作為柔性導電基底；

S200、制備電子傳輸層溶液，并通過牽引涂覆機構均勻涂覆于所述柔性導電基底表面，其中所述牽引涂覆機構通過電機牽引所述柔性導電基底移動穿過涂覆孔實現涂覆操作；

S300、制備有機半導體光活性層溶液，并通過所述牽引涂覆機構均勻涂覆于所述電子傳輸層外；

S400、制備空穴傳輸層溶液，并通過所述牽引涂覆機構均勻涂覆于所述有機半導體光活性層外；

S500、將涂覆完成后的柔性導電基底進行退火得到工作電極；

S600、將對電極纏繞于所述工作電極上形成雙軸纏繞結構。

工作原理及有益效果：1、相比現有技術通過浸涂法或溶液蘸涂法，本申請的電機牽引不銹鋼絲穿孔涂覆方法，利用電機可精確調節速度的優點，可以在柔性導電基底上制備更加高質量的均勻膜層，可以極大地降低連續性大尺寸制備的門檻，提升加工效率，也能夠顯著提升電池的能量轉換效率；

2、制備完成后的電池具有良好的穩定性，由于不銹鋼絲為圓柱形，因此可360°接受光照進行發電，并保持均勻且高效的電池性能；

3、由于采用了廉價的不銹鋼絲作為柔性導電基底，因此使得制備后的電池具有較好的柔性，可在大角度彎折后保持電池性能基本不變，因此更加適合于可穿戴設備，可通過簡單串聯、并聯的方式提高輸出功率，能夠實現超過3.0V的輸出電壓和毫瓦級別的輸出功率，可以為微型電子設備供電，促進了纖維狀有機太陽能電池在可穿戴電子設備的應用與發展；

4、經過退火后的各覆膜層具有更好的形貌，獲得高質量膜層，從而提高電池性能，可顯著提升電池的能量轉換效率。