[发明专利]一种锯齿形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，为解决传统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，提供了一种锯齿形ITO透明电极及有机太阳能电池，所述锯齿形ITO透明电极由下到上依次包括衬底和锯齿形ITO导电膜，所述锯齿形ITO导电膜的截面为由若干个锯齿单元构成锯齿形结构；所述锯齿单元为等腰三角形，所述等腰三角形的顶角为60~120°，腰长为80~160nm；所述锯齿形ITO导电膜的厚度为100~200nm。本发明的锯齿形ITO透明电极，能够有效的代替平面透明电极，利用锯齿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，提高有机太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

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

背景技术

有机太阳能电池作为一个光学系统，要实现其良好的光学效率，就要对电池各级结构进行合理的设计。在有机太阳能电池结构中，作为前电极的透明电极起到了至关重要的作用。透明电极需要具备透过率高、电导性强的特点之外，还需要对有机太阳能电池器件内吸收的光有较强的反射能力，增强光活性层对入射光的吸收。因此，必须要合理改变透明电极的薄膜结构，提升透明电极对入射光的反射能力。

目前，有机太阳电池使用最广泛的透明电极材料为氧化铟锡(ITO)，ITO具有良好的光学和电学性能，且透明电极的结构多以平面形为主。现阶段也出现了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、无序的结构特点会使得入射光在器件内产生很多无效反射，损失一部分太阳光辐射。因为，为了提高透明电极对入射光的反射率，提升入射光在器件内的有效路径，设计一种高效的透明电极成为了亟待解决的技术问题。

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锯齿形ITO透明电极。

本发明还提供了一种包含上述锯齿形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：

一种锯齿形ITO透明电极，所述锯齿形ITO透明电极由下到上依次包括衬底和锯齿形ITO导电膜，所述锯齿形ITO导电膜的截面为由若干个锯齿单元构成锯齿形结构；所述锯齿单元为等腰三角形，所述等腰三角形的顶角为60～120°，腰长为80～160nm；所述锯齿形ITO导电膜的厚度为100～200nm。

单个锯齿单元的规格对ITO透明电极的性能影响很大，顶角角度过大会使ITO透明电极失去锯齿的特性，顶角过小会减少ITO透明电极对入射光的有效反射；等腰三角形腰长过长会会影响整个电池器件的结构，等腰三角形的腰长过短会降低锯齿薄膜的特性；锯齿形ITO导电膜的厚度过厚，会增加表面粗糙程度，影响器件性能。

本发明设计的锯齿形ITO透明电极，能够有效的代替平面透明电极，利用锯齿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，锯齿形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，所述衬底的材料为玻璃；所述衬底的上表面为与所述锯齿形ITO导电膜形状适配的锯齿形结构。

一种包括上述锯齿形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锯齿形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，所述阳极缓冲层材料为第一金属氧化物、聚合物或石墨烯。