[发明专利]一种彩色像素半透明柔性有机太阳能电池

说明书

本发明公开了一种彩色像素半透明柔性有机太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，包括：依次设置的透明柔性衬底、透明前电极、第一传输层、光活性层，第二传输层和透明背电极；在透明柔性衬底上表面设置前像素层；在电子传输层、空穴传输层、光活性层和透明背电极上均设置背像素层。前像素层和背像素层可以同时实现相同或不同的像素颜色。本发明实现了柔性有机太阳能电池的彩色像素化，在绿色光伏建筑一体化、半透明的彩色窗户、室外装饰、便携式彩色太阳能帐篷户等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于有机光伏太阳能电池技术领域，具体涉及一种彩色像素半透明柔性有机太阳能电池。

背景技术

有机太阳能电池是继无机光伏电池之后，一种新兴的非化石绿色能源。由于有机太阳能电池轻薄便携、成本低廉、工艺简单、易于大面积制备等诸多优点而被认为是具有可持续发展潜力的环保能源技术。其中，半透明的彩色柔性有机太阳能电池不仅具备光伏发电功能，而且因其柔性、彩色的独特优点可广泛应用于绿色光伏建筑一体化，还可用于半透明的彩色窗户、室外装饰、便携式彩色太阳能帐篷等领域。目前获得彩色半透明有机太阳能电池主要有两种方法：一是采用不同吸收光谱的有机物作为活性层；二是利用单层或多层光子晶体、或减反层来调节电池的透过率光谱，从而得到颜色不同的半透明电池器件。然而，尽管上述两类技术方案实现了彩色半透明有机太阳能电池的制备，但是调控的能力非常有限，仅仅针对透射光谱，两类方案均也不能实现彩色像素可调的半透明太阳能电池，也就是说不能实现红色、绿色和蓝色像素组合的透射图案化彩色。同样，更不能实现反射光谱的红色、绿色和蓝色像素组合的反射图案化彩色。综上所述，实现彩色像素半透明柔性有机太阳能电池，能实现透射和反射光谱的彩色像素可控，是本技术领域亟待解决的技术难题，也具有非常重要和广阔的应用前景。

申请号201410122922.X公开了“柔性太阳能电池及其制备方法”采用金属网格薄膜层和石墨烯作为前电极，纳米金属层和石墨烯层作为透明背电极，实现柔性透明太阳能电池的制备，但是不能实现半透明彩色太阳能电池。

申请号201410245684.1公开了“彩色太阳能电池及其制作方法”在活性层上设置介质光栅滤波层，通过调节滤波层介质光栅的排布周期实现对电池表面的反射光在全色域内进行窄带调制，使电池表面呈现出不同颜色。然而，该专利仅能对电池表面的反射光在全色域进行调制，也就是说不能实现双面彩色半透明太阳能电池。

申请号201410677351.6公开了“彩色太阳能电池和含有所述电池的太阳能面板”在抗反射层上设置含钛的无机介电层，使多晶硅太阳能电池呈现出颜色均一的绿色、紫色和红色。然而，该结构仅适用于硅太阳能电池，不能实现彩色半透明有机太阳能电池。而且只能实现均一颜色，不能实现像素化彩色。

申请号为201310033982.X公开了“有机太阳能电池及其制作方法”，在光活性层，电子传输层、空穴传输层上通过软纳米压印技术制备凸起或凹陷状纳米结构，形成凸凹互补的陷光结构，从而提高有机太阳能电池的光电转换效率。然而，该电池结构仅能提高有机太阳能电池的光电转换效率，不能实现彩色半透明有机太阳能电池。

文献“Colored semitransparent polymer solar cells with powerconversion efficiencyof 9.36％by controlling optical tammstate”(Journal ofMaterials Chemistry A,2019,7,4102-4109.),采用具有不同吸收光谱的有机物做活性层，制备了彩色半透明有机太阳能电池。但是该方法实现的彩色是杂乱的，不能实现彩色像素。换言之，也就是不能实现像素化的可控的彩色图案。

发明内容

发明目的：本发明提供一种彩色像素半透明柔性有机太阳能电池，使半透明有机太阳能电池在双侧均呈现相同或不同的像素颜色，对反射和透射颜色具有独立的、自由的调节度，从而为促进有机太阳能电池在光伏建筑一体化等领域的实际应用提供一种可借鉴的技术途径。