[发明专利]包含聚氨基酸电子收集层的有机太阳能电池及其制备方法在审
申请号: | 201711377629.8 | 申请日: | 2017-12-19 |
公开(公告)号: | CN109935700A | 公开(公告)日: | 2019-06-25 |
发明(设计)人: | 周惠琼;郑众 | 申请(专利权)人: | 国家纳米科学中心 |
主分类号: | H01L51/44 | 分类号: | H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48 |
代理公司: | 北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙) 11535 | 代理人: | 刘元霞 |
地址: | 100190 北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 电子收集层 聚氨基酸 有机太阳能电池 制备 太阳能电池 光电转化效率 针孔 漏电 关键问题 填充因子 界面层 无毒性 有效地 提纯 合成 筛选 优化 | ||
本发明涉及有机太阳能电池技术领域,提供了一种包括聚氨基酸的电子收集层,包含该电子收集层的太阳能电池及该太阳能电池的制备方法。本发明通过对电子收集层材料进行合理的筛选,细致的优化,得到了一种性能优良、成本低廉、无毒性的聚氨基酸电子收集层材料。将所述聚氨基酸电子收集层用于有机太阳能电池中,可实现其高光电转化效率。不仅如此,界面层的插入有效地避免了由于缺陷和针孔引起的漏电,极大地改善了器件的填充因子。使用聚氨基酸用作电子收集层,避免了繁琐的合成以及提纯步骤,并且,本发明的制备方法可以用于工业化生产。本发明切中领域关键问题,利于有机太阳能电池的工业化发展。
技术领域
本发明涉及有机太阳能电池技术领域,具体涉及包含聚氨基酸电子收集层的有机太阳能电池及其制备方法。
背景技术
为了应对能源危机,太阳能电池领域近年来发展迅速。其中有机太阳能电池由于具有可溶液加工,可印刷制备大面积器件等优点受到了广泛关注。构成有机太阳能电池的各部件对其工作过程有显著的影响。由于具备较高的电导率,金属材料一直被用作制备有机太阳能电池的反光电极。透明电极一侧,由于需要其在可见光区良好地透过率和较高的电导率,领域内应用最广泛的是掺杂态的氧化铟锡(ITO)。然而,如果使用这两种电极与本体异质结活性层直接制备器件,则在活性层与电极的接触界面处会形成较大的接触电阻,造成能量损失。因此,需要将对不同电荷具有选择性的界面材料插入到活性层和电极之间,以方便正负电极对不同的电荷进行选择性的抽取。不仅如此,界面层的插入可有效地避免由于缺陷和针孔引起的漏电,极大地改善了器件的填充因子。
太阳能电池界面层材料的使用必须按照活性层材料的不同而进行调整。此外,为了避免进行繁琐的合成以及提纯,需要尽量使用自然界已有的材料作为界面层材料。并且,为了能够在工业化生产上进行应用,所使用的各层材料需要尽可能的表现出低毒性。在这些先决条件下,如何提高有机太阳能电池的光电转化效率是十分重要的课题。
发明内容
为了改善现有技术存在的上述的缺陷,本发明提供一种制备步骤简单、原材料成本低廉、工艺可控性强的电子收集层制备方法,得到一种具有低毒性、高效率,易制备的有机太阳能电池电子收集层,所述电子收集层可在有机太阳能电池中实现高光电转化效率。
为了实现上述目的,本发明提供了一种电子收集层,所述电子收集层包括聚氨基酸。
根据本发明,所述电子收集层可以为太阳能电池电子收集层,例如为有机太阳能电池电子收集层。
根据本发明,所述聚氨基酸可以为聚赖氨酸、聚亮氨酸或其混合物。
根据本发明,所述聚氨基酸的数均分子量可以为1-50万,例如10-40万,如为20万;其分子量分布为1.5-3.0,例如为2.0-2.5,如2.3。
本发明还提供聚氨基酸作为电子收集层的用途,例如太阳能电池电子收集层的用途,如有机太阳能电池电子收集层的用途。
根据本发明,所述聚氨基酸具有上文所述定义。
本发明还提供一种有机太阳能电池,所述太阳能电池包含如上所述电子收集层。
根据本发明,所述有机太阳能电池还包括铝电极、活性层、PEDOT:PSS和导电基底ITO。
根据本发明,所述有机太阳能电池中,铝电极、电子收集层、活性层、PEDOT:PSS和导电基底ITO依次排布。
根据本发明,所述铝电极的厚度为50-150nm,例如为80-120nm,如100nm。
根据本发明,所述活性层可以为活性层给体材料与活性层受体材料的组合,例如为PTB7-Th:IEICO-4F;所述活性层的厚度可以为50-150nm,例如为100-130nm,如120nm。
本发明还提供如上所述有机太阳能电池的制备方法,所述方法包括以下步骤:
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L51-00 使用有机材料作有源部分或使用有机材料与其他材料的组合作有源部分的固态器件;专门适用于制造或处理这些器件或其部件的工艺方法或设备
H01L51-05 .专门适用于整流、放大、振荡或切换且并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的;具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的电容器或电阻器
H01L51-42 .专门适用于感应红外线辐射、光、较短波长的电磁辐射或微粒辐射;专门适用于将这些辐射能转换为电能,或者适用于通过这样的辐射进行电能的控制
H01L51-50 .专门适用于光发射的,如有机发光二极管
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