[发明专利]单层有机太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种单层有机太阳能电池，其特征在于：包括透明绝缘衬底、和在透明绝缘衬底上依次层叠形成的透明阳极电极层、金属纳米颗粒层、光敏层和阴极电极层，所述金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的功函数值高于透明阳极电极层的功函数值。

2.根据权利要求1所述的单层有机太阳能电池，其特征在于：所述金属纳米颗粒层中的金属材质为金、铍、钴、钯或铂中的至少一种；

所述金属纳米颗粒层的厚度为0.5-1nm。

3.根据权利要求1所述的单层有机太阳能电池，其特征在于：所述透明绝缘衬底的材质为石英玻璃、硅酸盐玻璃、高硅氧玻璃、钠钙玻璃、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚酯；

所述透明绝缘衬底的厚度为1.1-1.5mm。

4.根据权利要求1所述的单层有机太阳能电池，其特征在于：所述透明阳极电极层是材质为氧化铟锡、氧化锌铝、氧化锌镓、氧化铟锌、金、铝、银或碳纳米管的导电薄膜；

所述透明阳极电极层的厚度为80-120nm。

5.根据权利要求1所述的单层有机太阳能电池，其特征在于：所述光敏层的材质为酞菁染料、并五苯、卟啉化合物、菁染料、富勒烯、二奈嵌苯、二奈嵌苯衍生物、CdSe、CdS、CdTe、TiO₂、ZnO、PbS、SnO₂、碳纳米管或石墨烯；

所述光敏层的厚度为50-100nm。

6.根据权利要求1所述的单层有机太阳能电池，其特征在于：所述阴极电极层的材质为Ag、Al、Ca-Al合金、Mg-Ag合金、ITO或ZnO；

所述阴极电极层的厚度为80-120nm。

7.一种单层有机太阳能电池制备方法，其包括如下步骤：

获取透明绝缘衬底；

在所述透明绝缘衬底的其中一面形成透明阳极电极层；

在透明阳极电极层上形成金属纳米颗粒层，所述金属纳米颗粒层中金属纳米颗粒的功函数值高于透明阳极电极层的功函数值；

在金属纳米颗粒层上沉积光敏材料，形成光敏层；

在光敏层上沉积金属或金属氧化物薄膜，形成阴极电极层，从而得到所述的单层有机太阳能电池。

8.根据权利要求7所述的单层有机太阳能电池制备方法，其特征在于：

所述透明阳极电极层形成步骤是采用溅射的方法在透明绝缘衬底的其中一面上镀导电薄膜；

所述金属纳米颗粒层形成步骤是采用真空蒸镀的方法在透明阳极电极层上生长金属纳米颗粒；

所述光敏层形成步骤是采用真空蒸镀的方法在金属纳米颗粒层上生长光敏材料；

所述阴极电极层形成步骤是采用真空蒸镀的方法在光敏层上生长金属或金属氧化物薄膜。

9.根据权利要求8所述的单层有机太阳能电池制备方法，其特征在于：

所述金属纳米颗粒层制备步骤中，所述真空蒸镀的真空度为10^-8-10^-7Torr，金属纳米颗粒在透明阳极电极层上的生长速率为0.01-0.02nm/s；

所述光敏层制备步骤中，所述真空蒸镀的真空度高于10^-5Pa，光敏材料在金属纳米颗粒层上的生长速率为0.01-0.05nm/s；

所述阴极电极层制备步骤中，所述真空蒸镀的真空度高于10^-4Pa，金属或金属氧化物薄膜在光敏层上的生长速率为0.1-0.2nm/s。

10.根据权利要求7所述的单层有机太阳能电池制备方法，其特征在于：所述透明阳极电极层制备步骤中，所述透明绝缘衬底包括预先清洗处理，所述预先清洗处理按如下步骤进行：将透明绝缘衬底置于去离子水中，再用超声波清洗2-3小时；

所述金属纳米颗粒层制备步骤中，所述镀有透明阳极电极层的透明绝缘衬底包括预先清洗处理，所述预先清洗处理按如下步骤进行：利用无水甲醇、丙酮的有机溶剂对将镀有透明阳极电极层的透明绝缘衬底进行擦洗，再结合超声波清洗1-2小时后，置于120-150℃下烘干。