[发明专利]有机光伏元件

说明书

一种有机光伏元件，包含一第一电极、一电子传输层、一光活性层、一空穴传输单元及一第二电极。该光活性层含有电子给体材料与电子受体材料。该空穴传输单元包括一空穴传输层及一电子阻挡层，并该电子阻挡层含有电子阻挡材料，且该电子阻挡材料的最低未占有分子轨域的能量高于该电子受体材料的最低未占有分子轨域的能量。本发明有机光伏元件能减少发生电子于电极界面的再结合淬熄，进而能提升能量转换效率。

技术领域

本发明是有关于一种有机光伏元件，特别是指一种包括电子阻挡层的有机光伏元件。

背景技术

有机光伏元件(有机太阳能电池)具有质量轻巧、成本低廉、可挠曲性及可溶液加工等优势，元件结构易简化和快速的工艺工艺，展现出其重要的应用潜力，获得学术界与产业界极大的关注。相对于传统的无机光伏元件，现有的有机光伏元件具备有独特的优势与应用的光景。有机光伏元件的光活性层材料及其量产技术，可于室温下进行溶液涂布，所以可进行大面积工艺，亦可应用于可挠曲基材，若应用于卷对卷方式，其具备了柔性的优点。

当前产业界通过涂布技术用于大面积工艺，来制备有机光伏元件，元件以基板/氧化铟锡(ITO)薄膜/电子传输层/光活性层/空穴传输层/银为主要方向。以基板/ITO薄膜/电子传输层/光活性层/空穴传输层/银的元件来看，电子传输层及空穴传输层通常采用金属氧化物作为材料，如电子传输层使用高温工艺的氧化锌，而空穴传输层则使用真空蒸镀的三氧化钼，然而高温工艺于大量生产时，并不适合大面积工艺；另外，真空蒸镀沉膜则受限于成本的制约，同样也不适合大量生产，这样的制备方法，对于产业界大规模生产制备有机光伏元件是一大挑战。目前产业界通常以聚合物PEDOT:PSS[poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)]做为空穴传输材料，可进行涂布并适合大面积工艺，以解决大规模生产的问题。

有机光伏元件的光活性层中，电子给体材料具有较低的最高已占有分子轨域(Highest Occupied Molecular Orbital；HOMO)，搭配适合的电子受体材料可达到较高的开路电压。然而，以基板/氧化铟锡(ITO)薄膜/电子传输层/光活性层/PEDOT:PSS/银为主的元件，其PEDOT:PSS能阶的不匹配，造成电子于电极界面的再结合淬熄，进而元件有漏电的情形发生，导致开路电压和填充因子损失，最终影响有机光伏元件的能量转换效率。

因此，如何改良现有的有机光伏元件，使其能减少发生电子于电极界面的再结合淬熄，进而能提升有机光伏元件的能量转换效率，成为目前致力研究的目标。

发明内容

因此，本发明的目的，即在提供一种能减少发生电子于电极界面的再结合淬熄，进而能提升能量转换效率的有机光伏元件。

于是，本发明有机光伏元件，包含一第一电极、一电子传输层、一光活性层、一空穴传输单元及一第二电极。

该电子传输层位于该第一电极上。

该光活性层位于该电子传输层相反于该第一电极的一侧，且含有电子给体材料与电子受体材料。

该空穴传输单元位于该光活性层相反于该电子传输层的一侧，且包括一空穴传输层及一电子阻挡层，并该电子阻挡层含有电子阻挡材料，且该电子阻挡材料的最低未占有分子轨域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital；LUMO)的能量高于该电子受体材料的最低未占有分子轨域(LUMO)的能量。

该第二电极位于该空穴传输单元相反于该光活性层的一侧。

本发明的功效在于：由于本发明有机光伏元件包括该电子阻挡层，且该电子阻挡材料的最低未占有分子轨域(LUMO)的能量高于该电子受体材料的最低未占有分子轨域(LUMO)的能量，因此，本发明有机光伏元件能减少发生电子于电极界面的再结合淬熄，进而能提升能量转换效率。