[发明专利]一种有机太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

能源是制约社会发展的全球性问题，而太阳能则是未来最有希望的能源之一。因此，基于光伏效应将太阳能转换为电能的光伏太阳能电池越来越受到重视。目前太阳能电池分为无机太阳能电池(硅太阳能电池)和有机太阳能电池。其中，有机太阳能电池是指由有机材料构成核心部分的太阳能电池。基于有机材料的太阳能电池由于其原料易得，制备工艺简单、环境稳定性高、而且有良好的光伏效应，因此日益被人们重视。

现有的有机太阳能电池包括：阳极、空穴收集层、活性层(也称激子产生层或载流子产生层)、电子收集层和阴极，如，ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al。一般采用在玻璃或塑料基板上制作透明导电氧化物镀膜层(TCO，Transparent Conducting Oxide)，如TCO镀膜层可以为氧化铟锡ITO薄膜，将TCO镀膜层作为有机太阳能电池的阳极基片，而采用PEODT:PSS材料(即聚3，4乙烯二氧噻吩：聚4-甲苯磺酸)作为空穴收集层。但目前有机太阳能电池的转换效率和工作寿命是限制该技术商业化的主要技术问题。因此，迫切需要寻找积极有效、成本较低的方法来制备高效率、长寿命有机太阳能电池。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种有机太阳能电池及其制备方法，基于本发明结构的太阳能电池可以在较低的工艺温度下实现，具有与塑料基板兼容的特性，具有较高的转化效率、且使用寿命增长。

为实现以上目的，本发明提供了如下技术方案：

该太阳能电池包括：

基板，所述基板为透明玻璃或透明塑料；

阴极，所述阴极为透明导电氧化物镀膜层或金属层；

电子收集层，所述电子收集层为极性有机小分子层；

活性层、所述活性层包括聚合物给体-受体混合层；

空穴收集层，所述空穴收集层为过渡金属氧化物层或者导电聚合物层；以及

阳极，所述阳极为透明导电氧化物镀膜层或金属层。

优选的，所述极性有机小分子层为三(8-羟基喹啉)铝、酞菁氧钛、酞菁铅、或酞菁氯铝中的一种或几种混合物。

优选的，所述极性有机小分子层的单个分子极性分布和表面电势在白光照射下发生改变。

优选的，所述电子收集层的厚度为1～200nm。

优选的，所述过渡金属氧化物层为三氧化钼、三氧化钨或五氧化二钒中的一种或几种混合物。

优选的，所述导电聚合物层为聚(3，4-乙撑二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐。

优选的，所述透明导电氧化物层为氧化铟锡、铝锌氧化物或氟氧化锡中的一种或几种混合物。

优选的，所述金属层为铝、镁、银、金或铜中的一种。

优选的，所述阴极、电子收集层、活性层、空穴收集层和阳极依次设置于所述基板上，或者所述阳极、空穴收集层、活性层、电子收集层和阴极依次设置于所述基板上。

优选的，所述太阳能电池还包括：缓冲层，设置于所述阴极和所述电子收集层之间，或者设置于所述阳极和所述空穴收集层之间，该缓冲层由金属氧化物或氟化物材料构成。

该制备方法包括步骤：

在基板上涂布透明导电氧化物层或金属层作为阴极；

在所述阴极上沉积极性有机小分子层作为电子收集层；

将形成有电子收集层的基板放入手套箱中，在所述电子收集层上旋涂聚合物给体-受体的混合溶液，得到活性层；

在所述活性层上制作空穴收集层；

在空穴收集层上沉积透明导电氧化物层或金属层，生成该有机太阳能电池的阳极。

或者该制备方法包括步骤：

在基板上涂布透明导电氧化物层或金属层作为阳极；

在所述阳极上沉积空穴收集层；

将形成有空穴收集层的基板放入手套箱中，在所述空穴收集层上旋涂聚合物给体-受体的混合溶液，得到活性层；

在所述活性层上制作极性有机小分子层作为电子收集层；

在电子收集层上沉积透明导电氧化物层或金属层，生成该有机太阳能电池的阴极。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种有机太阳能电池及其制备方法，本发明的有机太阳能电池的器件结构可采用正置结构，也可采用倒置结构。