[发明专利]一种波浪形ITO透明电极及有机太阳能电池

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种波浪形ITO透明电极及有机太阳能电池，所述波浪形ITO透明电极由下到上依次包括衬底和波浪形ITO导电膜；所述波浪形ITO导电膜的截面为由若干个曲线单元构成波浪形结构；所述曲线单元的曲率半径为80~160nm，曲线长度为180~340nm。本发明的波浪形ITO透明电极，利用波浪形电极结构在单位体积内最大限度保证对入射光的捕获，提升光电流，减少入射光在器件内的无效反射，提高入射光在器件内的有效路径，使得包括该波浪形ITO透明电极的有机太阳能电池的光学及电学特性同步提升。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种波浪形ITO透明电极及有机太阳能电池。

背景技术

有机太阳能电池是一种利用光伏原理将太阳辐射转换为电能的器件。透明电极作为有机太阳能电池的前电极，对于有机太阳能电池的转换效率起到了至关重要的作用。为了最大程度的提高有机太阳能电池的转换效率，透明电极除了需要具备透过率高、电导性强的特点外，还需要对器件内的光有较强的反射能力。因此，必须改变透明电极薄膜结构，提升透明电极对入射光的反射能力。

目前，有机太阳电池常用的透明电极材料为ITO，而且多为平面结构，并以玻璃为衬底构成器件底电极。随着科研的不断进行，出现了一种绒面结构的透明电极，能够改善入射光在器件内的反射率，提升器件的转换效率。然而，绒面形貌不规则、无序的结构特点会导致很多入射光在器件内产生无效的反射，损失一部分太阳光辐射。因此，为了提高透明电极对入射光的反射率，提升光在器件内的有效路径，必须设计一种能够增加入射光在器件内有效反射的透明电极结构。

发明内容

本发明为了克服传统ITO透明电极对入射光的反射率低，有机太阳能电池器件的光电转换效率低的问题，提供了一种对入射光具有较高反射率的波浪形ITO透明电极。

本发明还提供了一种包含上述波浪形ITO透明电极的有机太阳能电池，该有机太阳能电池能够减少入射光在器件内的无效反射，提高入射光在器件内的有效路径，提高光电转换效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种波浪形ITO透明电极，所述波浪形ITO透明电极由下到上依次包括衬底和波浪形ITO导电膜；所述波浪形ITO导电膜的截面为由若干个曲线单元构成波浪形结构；所述曲线单元的曲率半径为80~160nm，曲线长度为180~340nm。单个曲线单元的规格对透明电极的性能影响很大，曲率半径过大，曲线长度一定时，会导致薄膜失去波浪形的特性；曲率半径一定，曲线长度过大，对增加对入射光的无效反射。

本发明设计的波浪形ITO透明电极，能够有效的代替平面透明电极，利用波浪形电极结构在单位体积内最大限度保证对入射光的捕获，提升光电流。相比于绒面透明电极，波浪形ITO透明电极利用规则的形貌结构减少入射光在器件内的无效反射，提高入射光在器件内的有效路径，使得电池的光学及电学特性同步提升。

作为优选，所述波浪形ITO导电膜的厚度为100~200nm，波浪形ITO导电膜厚度过厚时会增加薄膜表面的粗糙程度，影响器件性能。

作为优选，所述衬底的材料为玻璃。

作为优选，所述衬底的上表面为与所述波浪形ITO导电膜形状适配的波浪形结构。

一种包括上述波浪形ITO透明电极的有机太阳能电池，所述有机太阳能电池从底面至顶面依次包括波浪形ITO透明电极、阳极缓冲层、光活性层、阴极缓冲层和背电极。

作为优选，所述阳极缓冲层为第一金属氧化物、聚合物或石墨烯；所述光活性层为电子给体和电子受体复合薄膜，所述电子给体为P3HT、PTB7、PTB7-Th或PBDB-T；所述电子受体为富勒烯衍生物或非富勒烯受体材料；所述阴极缓冲层材料为第二金属氧化物或有机材料。电子给体和电子受体复合薄膜作为光活性层在有机太阳能电池器件中具有吸收太阳光，产生复合电子对并分离形成电子和空穴的作用。