[發明專利]一種三元體系的半透明有機太陽電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202210357057.1
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114883499A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 葉軒立;黎新;張桂傳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;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

1.一種三元體系的半透明有機太陽電池，其特征在于，包括襯底和有機太陽電池元件，所述有機太陽電池元件從下至上依次包括陰極、電子傳輸層、活性層、空穴傳輸層以及陽極，所述活性層為寬帶隙有機聚合物和窄帶隙有機聚合物作為給體、非富勒烯小分子材料作為受體的三元體系的混合物。

2.根據權利要求1所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池，其特征在于，所述活性層中的寬帶隙有機聚合物、窄帶隙有機聚合物、非富勒烯小分子受體的質量比為(1～0.7):(0.1～0.3):(0.5～2)；所述活性層的厚度為50nm～100nm。

3.根據權利要求1所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池，其特征在于，所述寬帶隙有機聚合物給體，具有以下結構：

4.根據權利要求1所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池，其特征在于，所述非富勒烯小分子受體，具有以下結構：

其中R₁、R₂獨立地為1～30個碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一個或者多個碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一種以上官能團取代的基團，或C1～C30烷基上一個或者多個氫原子被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基鏈、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一種以上官能團取代的基團；X為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、或烷氧基鏈取代基；Y為氧原子、硫原子、銫原子、或連接R基的氮原子取代基；其中R基為1～30個碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一個或者多個碳原子被烷氧基鏈、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一種以上官能團取代的基團，或C1～C30烷基上一個或者多個氫原子被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基鏈、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一種以上官能團取代的基團。

5.根據權利要求1所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池，其特征在于，所述窄帶隙有機聚合物給體，具有以下結構：

其中n為1～10000的自然數；R₁和R₂獨立地為1～30個碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一個或者多個碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一種以上官能團取代的基團，或C1～C30烷基上一個或者多個氫原子被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基鏈、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一種以上官能團取代的基團；X₁和X₂獨立地為氫原子、氯原子、氟原子、溴原子、烷基鏈中的一種。

6.根據權利要求1所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池，其特征在于，所述電子傳輸層材料為ZnO，厚度為20～40nm；所述空穴傳輸層材料為MoO₃，厚度為5～15nm；所述陽極材料為Ag，厚度為5～15nm；電子傳輸層和活性層之間還包括界面修飾層，所述界面修飾層為碳60自組裝單分子層(C₆₀-SAM)。

7.權利要求1-6任一項所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)清洗涂覆有陰極的襯底并干燥；

(2)將電子傳輸層材料的溶液旋涂于陰極上作為電子傳輸層，轉速為2000～3000rpm，然后在100～300℃下熱反應處理30～60min；將界面修飾層材料的溶液旋涂于電子傳輸層上作為界面修飾層，轉速為3500～4500rpm，然后在90～110℃下熱反應處理3～8min；

(3)將活性層材料在溶劑中攪拌制備活性層溶液，并旋涂于步驟(2)形成的界面修飾層上作為活性層，轉速為2000～7500rpm，然后在100～120℃下熱退火處理5～15min；

(4)在活性層上真空熱蒸鍍空穴傳輸層材料作為空穴傳輸層；

(5)在空穴傳輸層上真空熱蒸鍍陽極材料作為陽極。

8.根據權利要求7所述的一種三元體系的半透明有機太陽電池的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，活性層溶液中加入添加劑材料，所述添加劑材料為1,8-二碘辛烷。