[发明专利]纤维状有机太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及纤维状有机太阳能电池及其制备方法，该方案包括以下步骤：取柔性导电基底原料进行抛光清理，使其作为柔性导电基底；制备电子传输层溶液，并通过牵引涂覆机构均匀涂覆于所述柔性导电基底表面，其中所述牵引涂覆机构通过电机牵引所述柔性导电基底移动穿过涂覆孔实现涂覆操作；制备有机半导体光活性层溶液，并通过所述牵引涂覆机构均匀涂覆于所述电子传输层外；制备空穴传输层溶液，并通过所述牵引涂覆机构均匀涂覆于所述有机半导体光活性层外；将涂覆完成后的柔性导电基底进行退火得到工作电极；将对电极缠绕于所述工作电极上形成双轴缠绕结构，本申请具有可降低大尺寸门槛，提高电池能源转换效率的优点。

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池技术领域，具体涉及纤维状有机太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前随着可穿戴电子设备的迅速发展，对于柔性能源供给器件的需求激增，极大地促进了柔性能源供给器件的研究。

作为柔性能源供给器件的一种，纤维状太阳能电池具有轻质、柔性、可编织、可360度吸光等优点，在可穿戴电子设备领域显示出巨大的潜力。纤维状有机太阳能电池采用有机光伏活性材料，具有全固态结构，有望应用于人体可穿戴电子设备，解决能源供给问题。但是，目前纤维状有机太阳能电池的研究发展缓慢，纤维状有机太阳能电池的能量转化效率仍无法有重大突破，远远跟不上日益增长的需求。纤维状有机太阳能电池的低效率和低输出功率极大限制了纤维状有机光伏器件的应用范围，而且现有的制备技术不太容易获得大尺寸的高质量涂层，纤维状太阳能电池在规模化的同时保持高质量制备，具有较大挑战。

因此，亟待一种可显著降低大尺寸涂层的制备技术，显著提升电池的能源转换效率和输出功率的纤维状有机太阳能电池及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了纤维状有机太阳能电池及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：纤维状有机太阳能电池包括以下步骤：

S100、取柔性导电基底原料进行抛光清理，使其作为柔性导电基底；

S200、制备电子传输层溶液，并通过牵引涂覆机构均匀涂覆于所述柔性导电基底表面，其中所述牵引涂覆机构通过电机牵引所述柔性导电基底移动穿过涂覆孔实现涂覆操作；

S300、制备有机半导体光活性层溶液，并通过所述牵引涂覆机构均匀涂覆于所述电子传输层外；

S400、制备空穴传输层溶液，并通过所述牵引涂覆机构均匀涂覆于所述有机半导体光活性层外；

S500、将涂覆完成后的柔性导电基底进行退火得到工作电极；

S600、将对电极缠绕于所述工作电极上形成双轴缠绕结构。

工作原理及有益效果：1、相比现有技术通过浸涂法或溶液蘸涂法，本申请的电机牵引不锈钢丝穿孔涂覆方法，利用电机可精确调节速度的优点，可以在柔性导电基底上制备更加高质量的均匀膜层，可以极大地降低连续性大尺寸制备的门槛，提升加工效率，也能够显著提升电池的能量转换效率；

2、制备完成后的电池具有良好的稳定性，由于不锈钢丝为圆柱形，因此可360°接受光照进行发电，并保持均匀且高效的电池性能；

3、由于采用了廉价的不锈钢丝作为柔性导电基底，因此使得制备后的电池具有较好的柔性，可在大角度弯折后保持电池性能基本不变，因此更加适合于可穿戴设备，可通过简单串联、并联的方式提高输出功率，能够实现超过3.0V的输出电压和毫瓦级别的输出功率，可以为微型电子设备供电，促进了纤维状有机太阳能电池在可穿戴电子设备的应用与发展；

4、经过退火后的各覆膜层具有更好的形貌，获得高质量膜层，从而提高电池性能，可显著提升电池的能量转换效率。