[发明专利]光活性层、包括该光活性层的有机光伏电池及其制造方法

说明书

技术领域

本说明书涉及光活性层，包括该光活性层的有机光伏电池，及其制造方法。

本说明书要求2013年5月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0053376号的优先权和利益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

由于无污染的优点，光伏电池从全球环境保护的视角受到重新评估，并且对作为下一代清洁能源的光伏电池的研究已在活跃地进行。

作为迄今已知的光伏电池的类型，存在许多不同的类型，例如化合物半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机聚合物太阳能电池，包括使用单晶或多晶块体硅的太阳能电池，和使用非晶、微晶或多晶硅的薄膜型太阳能电池。

在相关技术中，使用市售的单晶块体硅的太阳能电池由于高昂的制造成本和安装成本尚未被积极利用。

为了解决成本问题，已经对使用有机材料的薄膜型太阳能电池进行了研究，并且用于制造高效光伏电池的各种尝试已被提出。

有机薄膜光伏电池技术，作为其中使用聚合物或低分子有机半导体将太阳能转换成电能的技术，是下一代技术，均包括超低价格和通用大量生产的特性，例如薄膜型装置、大型装置以及基于低成本和制造过程容易(其为有机材料的最大优点)的通过卷对卷法的柔性装置。

通常，有机光伏电池包括由电子给体和电子受体材料的接合结构组成的光活性层。

当光入射到光活性层时，电子和空穴对在电子给体中被激发，并且在电子移动到电子受体时发生电子和空穴的分离。因此，由光产生的载流子在载流子分离成电子-空穴并随后移动到外部电路时产生电力。

由于上述原因，最近的关注点集中在价格低廉并且可以应用到柔性基底的体异质结有机光伏电池上。

美国专利申请公开第2006-0011233号公开了有机光伏电池，其中使用聚(3-己基噻吩)(P3HT)作为电子给体和[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)作为电子受体，并且通过旋涂法引入光活性层，但其能量转换效率不是很高。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国专利申请公开第2007-0101430号

发明内容

技术问题

本说明书涉及光活性层，包括该光活性层的有机光伏电池，及其制造方法。

技术方案

本说明书的示例性实施方案提供有机光伏电池，其包括：第一电极；设置为与第一电极相对的第二电极；以及布置在第一电极和第二电极之间的光活性层，其中光活性层包括电子受体、电子给体、以及含有减小表面能的官能团的化合物。

本说明书的示例性实施方案提供包括电子受体和电子给体的光活性层，其中光活性层包括还含有减小电子受体表面能的官能团的化合物。

本说明书的另一个示例性实施方案提供用于制造有机光伏电池的方法，所述方法包括：制备基底；在基底的区域形成第一电极；在第一电极的上部形成包括光活性层的有机材料层；以及在有机材料层的上部形成第二电极，其中光活性层包括电子受体、电子给体、以及含有减小电子受体表面能的官能团的化合物。

有益效果

根据本说明书的示例性实施方案的有机光伏电池将含有减小电子受体表面能的官能团的化合物引入光活性层的内部，从而使电子受体和电子给体在光活性层内部均匀分布。在这种情况下，可以调节光活性层的形态，从而提高短路电流密度和填充因子。由此，可以提供高效的有机光伏电池。

附图说明

图1是示出根据含有减小电子受体表面能的官能团的化合物的含量，在P3HT/PCBM膜表面上的硫/氧原子相对比率的图。

具体实施方式

下文将对本说明书进行详细描述。

本说明书的示例性实施方案提供一种有机光伏电池，其包括：第一电极；提供为与第一电极相对的第二电极；以及布置在第一电极和第二电极之间的光活性层，其中光活性层包括电子受体、电子给体、以及含有减小表面能的官能团的化合物。

在本说明书中，电子给体一般指具有负电荷或非共价电子对并且向正电荷或电子对缺乏的部分供给电子。此外，电子给体包括即使不具有负电荷或非共价电子对，但在与电子受体的混合状态下，当接收光时能够将受激电子转移到由于分子本身的优异电子保留性质而具有高电负性的电子受体的那些。

在本说明书中，电子受体是指从电子给体接受电子的那些。

在本说明书中，表面能是指固体的表面张力，并且可以通过滴下特定溶剂以测量接触角来计算。通过测量接触角来获得表面能的方法是在本领域中通常使用的方法。