[实用新型]一种有机太阳能电池

说明书

本实用新型涉及一种有机太阳能电池，包括依次层叠设置的柔性底电极层，空穴传输层，光电转换层，电子传输层和柔性顶电极层，所述光电转换层为由混有碳纳米管的有机化合物制备得到的层状结构。本实用新型在功能层中加入了导电率高(管径6nm以下)、透光性好的碳纳米管，一方面，在不影响透光率的前提下，提高了载流子传输效率，另一方面，作为卷曲管壮导体在弯折的微观局部依然可以起到链接作用，保证电荷传输。

技术领域

本实用新型属于光伏领域，具体涉及一种光电转换层混有碳纳米管的柔性有机薄膜太阳能电池。

背景技术

随着全球经济发展，能源危机初露端倪，开发利用可再生清洁能源备受关注，是解决能源问题、实现社会经济可持续发展的关键。太阳能资源是特别优越的清洁可再生能源，对其开发利用以太阳能电池为代表。

随着电子产品、家用电器、精密仪器仪表及可穿戴器件的智能化、小型化、便携化的发展，对电池轻巧、柔性、体积小、质量轻等要求也越来越迫切。柔性太阳能电池无疑是最佳选择，并将助力电子产品的发展与变革。

目前，有机太阳能电池众多种类中，有机单节已经达到13％(DOI:10.1021/jacs.7b02677、https://doi.org/10.1038/s41560-018-0234-9)，叠层型已经超过17％(doi:10.1126/science.aat2612)，可以满足小功率电器的用电需求，且适合室内弱光环境使用。另外，有机太阳能电池功能层较少，相比目前钙钛矿薄膜电池(CN201420841087.0、CN201510441660.8)工艺简单。还有专利(CN201120473547.5)使用透明导电氧化物电极，加工温度高(350℃以上)，对衬底基材材料要求高。有的专利中(CN201420841087.0、CN201710807661.9)使用金属作为电极，限制电池弯折角度，无法达到真正意义的柔性。且弯折角度过大会导致功能层断裂，影响电荷传输，甚至造成电池器件损坏。

目前为止碳纳米管未见应用于光电转化层中的报导。此前，碳纳米管多用于制备电极材料。另外，有韩国专利(2011-0128122)报道将碳纳米管的金属氧化物应用于电子传输层。中国专利(CN201010208521.8)也将碳纳米管应用于有机光伏器件中，但是也是应用于空穴传输层或电子传输层，没有单一应用于光电转化层。且其为玻璃基底，非柔性电池。中国专利(CN200610169827.0)公开了一种以碳纳米管为为光电转换层的太阳能电池，但也是一种非柔性的太阳能电池。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能电池，包括依次层叠设置的柔性底电极层，空穴传输层，光电转换层，电子传输层和柔性顶电极层，所述光电转换层为混有碳纳米管的有机化合物制备得到的层状结构。

优选的，所述碳纳米管为管径6nm以下的碳纳米管，所述碳纳米管在所述光电转换层中的分布密度为每平方厘米0.01～1g。管径6nm以下的碳纳米管具有较好导电性能，添加量在上述密度可兼顾导电性能与透光性能的平衡点，含量过高影响透光性能，过低则导电性能欠佳。所述光电转换层的厚度为本领域的常规厚度即可。

优选的，所述有机化合物为苝类衍生物、酞菁类材料、稠环芳香化合物、噻吩寡聚物、三苯胺及其衍生物、富勒烯及其衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯乙炔衍生物、聚对苯衍生物、聚苯胺、聚(2，5-吡啶)乙炔、D-A型小分子化合物或其聚合物中一种或一种以上的混合物。

进一步优选D-A型小分子化合物或聚合物中两种或以上混合。D-电子供体材料，A-电子受体材料，D-A型通过化学键相连的同时起到供体和受体作用的材料。

优选的，所述碳纳米管与所述有机化合物的质量比为1：50～200；

进一步优选的，制备所述光电转换层的材料为质量比为1～2：100的碳纳米管与D-A小分子化合物的混合物。考虑到材料相容性问题及成本问题，过多碳纳米管可能会从DA分子中析出。