[发明专利]一种高效、稳定的三元体系异质结构聚合物太阳能电池

说明书

本发明属于聚合物太阳能电池技术领域，具体涉及一种三元体系异质结构聚合物太阳能电池，包括光活性层，所述的光活性层包括电子受体材料、第一电子给体材料和第二电子给体材料；所述电子受体材料为PC₇₁BM，所述第一电子给体材料为PffBT4T‑2OD、所述第二电子给体材料为PCDTBT1，PCDTBT8，PCDTBT中的任一种。本发明制备得到的太阳能电池器件光电转化效率高，且耐久性好。

技术领域

本发明属于聚合物太阳能电池技术领域，具体涉及一种高效、稳定的三元体系异质结构聚合物物太阳能电池。

背景技术

随着各国工业的高速发展，能源危机和环境污染问题日益严重，不同形式的可再生能源也越来越多的受到全球的关注。太阳能电池是一种直接把太阳能转化为电能的器件，是当今各国作为清洁可再生能源的主要研究目标之一。近十年以来，有机太阳能电池的研究越来越受到关注，并取得了长足的进展。相对于无机光伏器件，有机聚合物光伏器件具有低成本、工艺简单、轻薄、可大规模制备等优点，具有很大的发展潜力。然而，相比于传统的无机太阳能电池，聚合物太阳能电池的光电转化效率仍然相对较低，其最主要的原因就在于其对可见光的吸收能力有限，导致短路电流较低。因此在传统的二元体异质结太阳能电池中引入吸收光谱互补的第三组分能显著提高其对可见光的吸收能力，以提高其光电转化效率。

PffBT4T-2OD是一种窄带隙的电子供体聚合物，以其制备的二元体异质结太阳能电池的光电转化效率能突破10％，具有很大的应用潜力。但其缺点在于其与富勒烯电子受体的易混合性很差，因此不管用何种方式进行储存，封装，其光电转化效率都容易在数天内急剧下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、稳定的三元体系异质结构聚合物太阳能电池。通过在高效率不稳定的PffBT4T-2OD/富勒烯体系中引入第三组分电子供体不仅能有效提高电池器件的光电转化效率，还能显著提高其稳定性，延长其使用寿命。

为解决本发明提出的技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种三元体系异质结构聚合物太阳能电池，包括光活性层，所述的光活性层包括电子受体材料、第一电子给体材料和第二电子给体材料，所述第一电子给体材料为PffBT4T-2OD、所述第二电子给体材料为PCDTBT1、PCDTBT8、PCDTBT中的一种。

优选地，所述光活性层中第一电子给体材料、第二电子给体材料、电子受体材料的重量份数分别为：30-45份、2-13份、50-60份。

优选地，所述电子受体材料为PC₇₁BM。

优选地，所述光活性层的制备工艺包括：

步骤a，将第一电子给体材料、第二电子给体材料、电子受体材料溶解于氯苯或邻二氯苯溶液中，配制成活性层溶液；

步骤b，采用旋涂、刮涂或喷涂的工艺涂覆步骤a所得活性层溶液，得到厚度为150-400nm的活性层薄膜；

步骤c，将步骤b所得薄膜浸泡于甲醇溶液中30s-120s，最后将薄膜放置于80-100℃的热台上热退火2-20min得到所需光活性层。

优选地，上述三元体系异质结构聚合物太阳能电池由依次叠加的透明导电衬底、电子传输层、光活性层、空穴传输层和金属阳极组成。

优选地，所述电子传输层为TiO₂、ZnO₂或SnO₂，其厚度范围为5-30nm。

优选地，所述空穴传输层为MoO₃，其厚度为5-15nm。

优选地，所述金属阳极为Al或Ag。

优选地，所述透明导电衬底为导电玻璃、导电柔性玻璃、导电聚对苯二甲酸乙二酯或导电聚萘二甲酸乙二醇酯。