[实用新型]一种双球光活性层有机薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池领域，特别涉及一种双球光活性层有机薄膜太阳能电池。

背景技术

因为日益严重的环境污染问题，传统能源面临逐步枯竭的困境，光伏发电作为替代能源已经人们关注的重点，特别是有机太阳能电池。这种太阳能电池具有环境友好，质量轻、可弯曲等诸多优点，因而成为过去十年间人们研究的重点。有机太阳能电池是典型的三明治结构:透明导电材料作为阳极，低功函数的金属作为阴极，中间则是共轭聚合物给体和受体的混合层。近年来，有机三元太阳能电池引起人们越来越浓厚的兴趣，相比于二元电池，三元电池在光吸收能力上的增强使得它们的能量转换效率较高。

有机三元光活性层主要结构形式，是将一种电子给体材料和两种电子受体材料混合后制成薄膜，这种体相异质光活性层，虽然接触面积较大，但是空穴和电子在向电极迁徙中容易湮灭，影响电池的光电转换效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种双球光活性层有机薄膜太阳能电池，该电池与传统三元有机薄膜电池的区别是，电子给体，第一电子受体和第二电子受体中有两种材料为纳米球形态，将两种纳米球嵌入第三种材料中，形成双球光活性层。降低空穴和电子在向电极迁徙中相互湮灭的比例，能够提高提高光电转换效率。

一种双球光活性层有机薄膜太阳能电池，包括从上到下依次排列叠加的金属阳极层1、阳极修饰层2、双球光活性层3、阴极缓冲层4、透明导电阴极层5和衬底层6。

所述金属阳极层1的材料是：金属银，其薄膜厚度为1-5μm。

所述阳极修饰层2的材料是：聚(3, 4-亚乙二氧基曝吩):聚(苯乙烯磺酸)，其薄膜厚度为80-150nm。

所述的双球光活性层3的材料是：聚苯并二噻吩：富勒烯衍生物：Bis(1-3-[(甲氧羰基)丙基]-1-苯基)-[6,6]-C70，其厚度为70-230nm。

所述阴极缓冲层4的材料是：氧化钛，其薄膜厚度为120-250nm。

所述透明导电阴极层5的材料是：导电氧化铟锡薄膜，其薄膜厚度为120-250nm。

所述衬底层6的材料是：聚对苯二甲酸乙二脂，其薄膜厚度为0.1-1.0mm。

银的元素符号为Ag，聚(3, 4-亚乙二氧基噻吩)符号为PETDOT，聚(苯乙烯磺酸)符号为PSS，聚苯并二噻吩符号为PTB7，富勒烯衍生物符号为PC₇₀BM,Bis(1-3-[(甲氧羰基)丙基]-1-苯基)-[6,6]-C70符号为Bis-PC₇₀BM，氧化钛符号为TiO₂，导电氧化铟锡薄膜符号为ITO，聚对苯二甲酸乙二脂符号为PET。

所述金属阳极层1为厚度为2μm 的Ag，所述阳极修饰层2为100nm 的PETDOT：PSS，所述光活性层3为包括电子给体8,第一电子受体7和第二电子受体9组成的双双球光活性层,厚度为120nm；所述阴极缓冲层4为150nm的TiO₂，所述透明导电阴极层5和衬底层6总厚度为0.125mm的PET-ITO。

所述的双球光活性层，电子给体8，第一电子受体7和第二电子受体9中有两种材料为纳米球形态，将两种纳米球嵌入第三种材料中。

所述的双球光活性层，电子给体8的材料为PTB7，第一电子受体7的材料为PC₇₀BM，第二电子受体9的材料为Bis-PC₇₀BM。

本实用新型所提供的双球光活性层有机太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:

(1) 在100mmX100mm，厚度为0.125mm的PET-ITO基板上（珠海凯为光电科技有限公司，PET双面加硬处理，透光率85%，45ohm/sq）刻蚀成具有一定宽度的细条状，清洗干净并烘干待用；

(2)将利用溶胶-凝胶法制备的Ti0₂纳米粒子分散在氯苯中，浓度为50mg/mL，然后旋涂在ITO透明导电薄膜上，匀胶机转速为4500rpm(转/分)，匀胶时间为30s，形成一层厚度为120-250nm的Ti0₂薄膜层，并在200°C下加热30min固化，冷却，得到厚度为120-250nm的Ti0₂层；

(3)在Ti0₂层上滴加含PTB7，总浓度为15mg/mL的氯苯溶液，控制匀胶机的转速为4000rpm，匀胶时间为30s，得到50-200nm的PTB7薄膜层；