[发明专利]一种用于太阳能电池的主动层结构及太阳能电池

说明书

本发明涉及一种用于太阳能电池的主动层结构及太阳能电池，所述主动层包括液晶材料，所述液晶材料内均匀分布有量子点、共轭高分子材料、染料、荧光材料或磷光材料中的一种或多种。本发明将液晶材料作为主动层的母体，并在液晶材料中均匀分布有量子点、共轭高分子材料、染料、荧光材料或磷光材料中的一种或多种，由此可以改变液晶材料的流动性能以及相变特性，在使用过程中将液晶材料的相态控制在近晶相、晶相或者蓝相范围内，能够提高由该主动层制备的太阳能电池的光能转换为电能的效率，拓展太阳能电池的使用范围。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种用于太阳能电池的主动层结构。

背景技术

随着世界能源需求迅速增长，日益严重的供需和环境问题已成为制约经济和社会发展的瓶颈，有必要建立清洁、充足、经济、安全和可持续发展的能源体系。太阳能因其源源不断地照射至地面，且清洁无任何污染，成为最具开发潜力的新能源之一。

近年来，太阳能电池技术取得了很大进展，很可能成为未来主要电力来源之一。请参见图1，图1为现有技术提供的一种太阳能电池的结构示意图。太阳能电池的结构包括玻璃基板、阳极层、空穴传导层、主动层和阴极层。其中，阳极层通常是使用铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)沉积在玻璃基板上。含有电子予体(electron donor)与电子受体(electron acceptor)的主动层则是设置在阴极层和空穴传导层之间。当空穴传导层中的激子扩散到电子予体与电子受体的接口时，激子在克服束缚能后，将离解成自由载子。最后电子空穴分别被太阳能电池的阴极与阳极所收集，因而能将光能转换成电能。而激子在激子扩散长度(exciton diffusion length)内，若仍未到达电子予体与电子受体接口的话，电子与空穴将会再结合，从而导致太阳能电池组件转换效率下降。目前解决太阳能电池组件转换效率低的问题可以将太阳能电池的主动层设置为块材异质接面(bulkheterojunction)结构。第一种块材异质接面结构为双层结构，即将电子予体首先沉积在阳极层上，阳极层上方再沉积电子受体；第二种块材异质接面结构共混结构，将电子予体与电子受体共混而得到主动层结构。

但是，双层结构中电子予体与电子受体的接触面积较小，因而太阳能电池的转换效率的提升有限；共混结构中电子予体与电子受体的大小很难控制，并且共混结构的主动层部分解离后的电荷不容易传导到电极，影响太阳能电池的光能转换为电能效率的提升。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于太阳能电池的主动层结构。

本发明的一个实施例提供了一种用于太阳能电池的主动层结构，包括：所述主动层包括液晶材料，所述液晶材料内均匀分布有量子点、共轭高分子材料、染料、荧光材料或磷光材料中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述液晶材料的相态为近晶相、晶相或蓝相。

在本发明的一个实施例中，所述液晶材料占所述主动层的重量百分比t≥50％。

在本发明的一个实施例中，所述主动层的厚度s≤20μm。

在本发明的一个实施例中，所述液晶材料内还均匀分布有高分子聚合物。

在本发明的一个实施例中，所述液晶材料内还均匀分布有纳米粒子或纳米碳管。

本发明的一个实施例还提出一种太阳能电池，所述太阳能电池包括上述任意一项实施例所述的主动层结构。

在本发明的一个实施例中，所述太阳能电池还包括第一玻璃基板、阴极层、阳极层和第二玻璃基板，所述阴极层、所述主动层、所述阳极层和所述第二玻璃基板依次层叠于所述第一玻璃基板上。

在本发明的一个实施例中，还包括空穴注入层，所述空穴注入层位于所述主动层和所述阳极层之间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：