[发明专利]有机光电转换器件

说明书

本申请公开了一种光电转换器件，包括：底电极；顶电极；位于所述底电极和顶电极之间的光活性层；位于所述底电极和光活性层、和/或所述顶电极和光活性层之间的吸收光谱和所述光活性层互补的光谱增感层。光谱增感层参与器件中电荷的传输过程。光谱增感层同光活性层之间具有光谱吸收互补性能，可以提高器件对光谱的响应能力。

技术领域

本申请属于光电转换器件领域，特别是涉及一种具有光谱增感层的光电转换器件。

背景技术

基于半导体技术的光电转换技术不断进步，尤其是基于有机半导体材料的有机薄膜光伏电池。目前，新型有机光电半导体材料不断出现，其光吸收和光电转换效率不断增加。作为光活性层，有机共轭半导体材料主要承担光吸收、产生激子，激子分离产生自由移动的电荷的作用。其中光吸收是后续系列过程的基础显得，因此非常重要。目前人们主要通过合成窄带隙的有机共轭分子来提高光谱吸收效率。

有机共轭分子的吸收光谱主要是由分子中价电子在共轭π轨道上的跃迁而产生的，因此，有机半导体材料的吸收光谱呈带状，即材料存在明显的吸收波峰与吸收波谷。基于此的有机薄膜光伏器件，在有机半导体材料吸收波谷处的量子转换效率较低，影响了器件的光电转换性能。

解决这一问题的常见方法包括：1.利用多种材料的共混制备复合光活性层技术：即将具有不同光谱响应能力的材料，通过共混制备形成复合的光活性层来扩展器件的光谱响应能力；2.利用多结电池串并联技术：即分别利用两种光谱吸收互补的材料制备成两个独立的电池，通过串联或者并联的技术制备多结电池，实现增强光谱吸收的作用。然而，上述第一种复合光活性层技术方法中材料共混需要精确控制混合比例，否则由于不同材料分子能级互相干扰，最终导致器件性能变差；而第二种叠层多结电池技术则对前后各结电池的要求较高，需要载流子数量和传输平衡匹配，而且叠层电池制备工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有光谱增感层的光电转换器件，以提高器件对太阳能光谱的吸收能力，提高器件对太阳能光谱的利用效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种光电转换器件，包括：

底电极；

顶电极；

位于所述底电极和顶电极之间的光活性层；

位于所述底电极和光活性层、和/或所述顶电极和光活性层之间的吸收光谱和所述光活性层互补的光谱增感层。

作为本发明的进一步改进，所述光活性层由有机共轭电子给体材料与电子受体材料共混组成，所述的有机共轭电子给体材料包括有机共轭聚合物和有机共轭寡聚物，所述的电子受体材料包括富勒烯衍生物及有机小分子电子受体材料。

作为本发明的进一步改进，所述光活性层的材质为PBDT-TT-F:PCBM（苯并二噻吩-氟代噻并噻吩共聚物与富勒烯衍生物共混形成的薄膜），所述光谱增感层的材质为P3HT（聚(3-己基噻吩)）。

作为本发明的进一步改进，所述光谱增感层为有机共轭聚合物或者有机共轭寡聚物。

作为本发明的进一步改进，所述的有机共轭聚合物选自由噻吩、芴、咔唑、吡咯并吡咯二酮、苯并噻二唑、苯并二噻吩、噻并噻吩中的一种或多种单元及衍生单元形成的均聚物或者共聚物。

作为本发明的进一步改进，所述的有机共轭寡聚物选自线性寡聚噻吩、功能修饰寡聚噻吩、支化结构的寡聚噻吩、共轭有机分子染料中的一种或多种。