[发明专利]有机太阳能电池及其制备方法

说明书

一种有机太阳能电池及其制备方法，该有机太阳能电池包括：有源层，包括给体、第一受体及第二受体，所述给体、第一受体及第二受体形成级联能级排列结构，其中，所述给体为聚合物给体，所述第一受体及第二受体均为非富勒烯受体。该有机太阳能电池电荷传输路径被扩充，有利于提高电荷传输效率，从而提高器件的光电转换效率。并且，由于非富勒烯受体的掺入提高了有源层的疏水性能，减缓水分子对有源层的渗透，从而提高有机太阳能电池光电转换的稳定性。

技术领域

本公开涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

大量化石能源的燃烧带来了严重的环境污染，且随着化石燃料的储量日益减少，寻找绿色无污染的可代替能源迫在眉睫。太阳能是一种天然的绿色可持续能源，如能有效利用则可以在很大程度上满足人类社会的能源需求。太阳能电池能够直接将太阳能转换成电能，是利用太阳能的有效途径。在太阳能电池体系中，有机太阳能电池因其具有质轻、柔性、可大面积印刷制备等独特优势而广受关注。然而，有机太阳能电池的能量转换效率依赖于有源层对太阳光的吸收程度，有机材料的本征吸收光谱窄，阻碍了有机太阳能电池的效率发展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有技术问题，本公开提出一种有机太阳能电池及其制备方法，用于至少部分解决上述技术问题。

(二)技术方案

本公开一方面一种有机太阳能电池，包括：有源层，所述有源层包括给体、第一受体及第二受体，所述给体、第一受体及第二受体形成级联能级排列结构，其中，所述给体为聚合物给体，所述第一受体及第二受体均为非富勒烯受体。

可选地，所述给体为PTB7-Th、所述第一受体为COi8DFIC，所述第二受体为ITIC-4F。

可选地，所述给体的量与所述第一受体的量与第二受体的量之和的比例为1∶1.2-1∶1.6，其中，所述第二受体的掺杂比例为5-20wt％。

可选地，所述给体、所述第一受体与第二受体的总浓度为10-30mg/mL。

可选地，所述有源层的厚度范围为90-100nm。

可选地，所述有机太阳能电池还包括：透明导电衬底、电子传输层、空穴传输层和电极，其中，所述电子传输层、有源层、空穴传输层和金属电极依次叠设于所述透明导电衬底表面。

可选地，所述透明导电衬底为ITO玻璃衬底，所述电子传输层为ZnO层，空穴传输层为MoO₃层，电极为金属电极。

本公开另一方面一种有机太阳能电池的制备方法，包括：将聚合物给体与两种非富勒烯受体进行混合溶解，得到混合液；在预设温度下对所述混合液进行加热搅拌，之后加入DIO添加剂继续搅拌得到有源层溶液；将所述有源层溶液旋涂与电子传输层上，使得所述聚合物给体与两种非富勒烯受体形成级联能级排列结构，得到有源层。

本公开一方面一种，在惰性气体氛围中，对所述混合液进行搅拌。

本公开一方面一种，在所述将所述有源层溶液旋涂与电子传输层上之前，所述方法还包括：在透明导电衬底制备电子传输层；在所述将所述有源层溶液旋涂与电子传输层上之后，所述方法还包括：在所述有源层依次制备空穴传输层及电极。

(三)有益效果

本公开提供一种有机太阳能电池及其制备方法，至少具备以下有益效果：

由于太阳能电池的有源层为聚合物给体和两个非富勒烯受体形成的级联能级排列结构，可以扩充太阳能电池的电荷传输路径，有利于提高电荷传输效率，从而提高器件的光电转换效率。并且，由于非富勒烯受体的掺入提高了有源层的疏水性能，减缓水分子对有源层的渗透，从而提高器件光电转换的稳定性。

附图说明