[发明专利]一种有机太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及了一种有机太阳能电池。

背景技术

时代的发展需要大量能源，而化石能源作为直接的一次能源被大量使用而日益枯竭，成为限制发展的瓶颈。太阳能作为一种源源不断的清洁能源而受到越来越广泛的关注，其中，制作高效率的太阳能电池将太阳能转化为电能成为利用太阳能的重要方法。太阳能电池主要分为无机太阳能电池（主要由硅基或其它无机材料基底制作而成）和有机太阳能电池，有机太阳能电池因具有材料易得、廉价、易于大面积制作、柔性等优点而日益受到重视，因此也逐渐成为一种极具有前景的新型太阳能电池。

有机太阳能电池的结构包括：阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和阴极，其工作原理主要为采用具有光敏性质的有机物作为光活性层材料，由于有机物中电荷的局域性，太阳光通过透明的阳极进入到光活性层，光活性层的有机物吸收太阳光后被激发，从而产生电子-空穴对，即产生激子（或称为载流子），所述的电子和空穴并被分别解离到所述的电子传输层和空穴传输层，并得以最终传输到所述的阴极和阳极，从而产生光电流，整个过程也可称为光伏效应。

众所周知，有机太阳能电池与硅基类无机太阳能电池相比，其光电转换效率仍然较低，因此提高光电转换效率是有机太阳能电池实现产业化所需要解决的核心技术问题。而由于有机太阳能电池光活性层中的有机物客观存在禁带宽度的限制，使得有机物不可能对所有波段的光谱都进行充分响应，即太阳光谱中的能量较低的光波段不能够激发光活性层的有机物以产生激子，因而也导致了有机太阳能电池对于太阳光的吸收是局限的，因此在不影响其它性能的前提下，提高光活性层的光吸收效率成为提高有机太阳能电池的一个有效的重要手段。目前已有一些关于提高光活性层的光吸收效率的多种技术公开，如通过对光活性层有机物具体选用材料的优化改进来提高其光吸收效率。又如本申请人的在先申请专利，其公开号为CN102751439A，公开了一种有机太阳能电池，通过其通过在电子传输层和/或空穴传输层中设有金属纳米颗粒，通过金属纳米颗粒的表面等离子体效应增强了光活性层对光的吸收，使太阳能电池的光电流增加，从而明显提高有机太阳能电池器件的光电转化效率。

以上方法均在一定程度上有效提高了有机太阳能电池的光吸收效率，但对于有效实现有机太阳能电池的产业化需求来说显然仍然是不够的，如何进一步提高光活性层的光吸收效率目前仍然是重要且急待不断研究的技术命题。

发明内容

有鉴于此，本申请人基于致力从事在有机太阳能电池的多年研究经验和积累的专业知识，经过大量实验摸索验证，提出本发明申请，本发明的目的在于提出一种有机太阳能电池，能够有效提高光活性层的光吸收效率，从而进一步提高有机太阳能电池的光电转换效率，加快实现有机太阳能电池的产业化进程。

根据本发明的目的提出的一种有机太阳能电池，其中，包括:

收集空穴的阳极；

收集电子的阴极；

产生空穴-电子对的光活性层，介于所述的阳极和阴极之间；

电子传输层，介于所述的阴极和光活性层之间；

其中，所述的电子传输层为有机小分子层，所述的有机小分子层中掺杂有发光材料，对于光活性层未吸收或吸光效率低的波段，所述的发光材料吸收该波段能量，并发射出易于被光活性层吸收的光波段，进而提高光活性层的光吸收效率。

优选地，还包括空穴传输层，介于所述的阳极和光活性层之间。

优选地，所述的发光材料选自Ir(ppy)3、Ir(ppy)2(acac)、Ir(mppy)3、Ir(pq)2(acac)、Ir(bt)2(acac)、Ir(MDQ)2(acac)、Ir(pq)3、Ir(flq)2(acac)、Ir(fliq)2(acac)、Ir(piq)2(acac)、Ir(piq)3、Ir(btp)2(acac)、C545T、DCM、DCJTB、Perylene、DPAVBi、DPAVB、BDAVBi、FirPic或Rubrene中的一种或几种的混合。

优选地，所述的有机小分子层的有机小分子为Alq3、BCP、BPhen、Liq、BAlq、3TPYMB、TAZ或TPBi中的一种或几种的混合。

为了节省文字篇幅，本发明对有机分子主要采用了简化名称标示，具体的对应名称表请见下表1：

表1对应名称表

优选地，所述的有机小分子层中发光材料的掺杂浓度等于或小于50%。进一步优选地，所述的有机小分子层中发光材料的掺杂浓度可选择在1-10%。