[发明专利]一种半透明有机太阳能电池

说明书

本发明公开了一种半透明有机太阳能电池。所述半透明有机太阳能电池包括半透明活性层；半透明活性层包括至少一种电子给体材料和至少一种电子受体材料；电子给体材料选自如下中任一种：聚(对亚苯基亚乙烯)类、聚(亚芳基亚乙烯基)类、聚(对亚苯基)类、聚(亚芳基)类、聚噻吩类、聚喹啉类、叶啉类、卟啉类、酞菁类、寡聚小分子类和由吸电子共轭单元与给电子共轭单元偶联组成的共聚物。本发明半透明有机太阳能电池的半透明活性层可以随着电子给体材料变化形成不同的色彩，这种特点能够用于制备多色彩的半透明有机太阳能电池。所述多色彩的半透明有机太阳能电池可以应用于但不限于下述应用：可应用在衣服、车窗、墙体表面、窗户以及电子产品上。

技术领域

本发明涉及一种半透明有机太阳能电池，属于有机太阳能电池器件领域。

背景技术

为了追求能源和环境可持续发展的目标，寻求具有经济吸引力的可再生能源是当下重要的发展方向。有机太阳能电池具有质量轻、成本低、兼容柔性以及容易大面积制备等优点，被视作一种有前景的光伏产品。近年来，基于共轭有机导电半导体材料的本体异质结太阳能电池迅速发展。有机太阳能电池的光电转换效率已经超过12％[Adv.Mater.2016,28,9423.]。有机太阳能电池已经显示了重要的商业化前景。其中半透明的有机太阳能电池在商业化应用中具有重要的价值。

由于半透明有机太阳能电池是采用具有在可见光区具有高透过率的材料制备的器件，进而它们可以与传统的透明窗口(如建筑和汽车玻璃)集成进行窗口发电。世界范围内建筑物数量巨大，如果能够从建筑物表面获得大量低成本的太阳能，环境污染的规模将会得到有效控制，能源危机也将得到缓解。

然而，目前发展的半透明有机太阳能电池仍然不能同时满足高的透过率和高的光电转化效率。主要的原因是这些半透明有机太阳能电池的活性层材料吸收光谱局限在可见光区域。为了使这些电池获得半透明的效果，活性层的厚度不得不被降低。这样直接减少了活性层对光的吸收，不利于获得高的光电转化效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种半透明有机太阳能电池，本发明采用吸收在近红外区的材料作为电子受体，所制备的半透明有机太阳能电池将会有可能兼具透明度和高的能量转化效率。

由于在太阳光谱中，近红外区域光通量远远大于近紫外区域，因此开发出光吸收范围在近红外光区的半透明有机太阳能电池，将会具有重要的应用价值。

本发明半透明有机太阳能电池是在现有传统的有机太阳能电池器件的基础上改进得到的，现有有机太阳能电池器件的结构包括依次层叠的透明导电电极、半透明活性层和透明导电电极，如图1(a)所示，所述透明导电电极和所述半透明活性层之间还设有阳极修饰层和/或阴极修饰层，如图1(b)、图1(c)和图1(d)所示。

所述透明导电电极可选自但不限于下述材料：氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、金(Au)、银(Ag)纳米线或者复合电极(几种透明电极组合使用)中的任何一种。

所述阳极修饰层材料可选自但不限于下述材料：PEDOT:PSS、氧化钨、三氧化钼、五氧化二钒和氧化镍中的任一种。

所述阴极修饰层的材料选自但不限于下述材料：氟化锂(LiF)、氧化锌(ZnO)、钛配合物和PFN中的任一种。

本发明所提供的半透明有机太阳能电池中，所述半透明活性层包括至少一种电子给体材料和至少一种电子受体材料；

优选由至少一种所述电子给体材料和至少一种所述电子受体材料组成。

所述半透明有机太阳能电池中，所述电子给体材料选自如下中任一种：

聚(对亚苯基亚乙烯)类、聚(亚芳基亚乙烯基)类、聚(对亚苯基)类、聚(亚芳基)类、聚噻吩类、聚喹啉类、叶啉类、卟啉类、酞菁类、寡聚小分子类和由吸电子共轭单元与给电子共轭单元偶联组成的共聚物。