[发明专利]一种气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池及其制备方法，以ITO导电玻璃为阴极、聚[(9,9‑二(3'‑(N,N‑二甲氨基)丙基)‑2,7‑芴)‑2,7‑(9,9‑二辛基芴)]（简称PFN）‑甲醇‑乙酸混合溶液为阴极缓冲层、聚合物混合溶液为有源层、WO₃为阳极缓冲层、Ag为阳极、WO₃/Pt为反应层。WO₃作为阳极缓冲层，起到了收集空穴阻挡电子的作用，可有效改善有源层和电极的界面接触性能，提高空穴向阳极的传输能力，进而提高器件的短路电流密度和功率转化效率；WO₃/Pt做为反应层，并将其与H₂反应生成蓝色的钨青铜结构，通过改变器件的颜色，可有效协调光的透射率、增强光的吸收率。

技术领域

本发明涉及有机光电器件技术领域，具体为一种气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池具有诸多优点，包括：永久性——只要太阳存在即可使用太阳能电池发电；清洁性——与火力发电、核能发电等发电方式相比，太阳能发电不会引起环境污染；灵活性——大到百万千瓦的中型电站，小到只供单户居民使用的发电设备，太阳能电池均能适用。现有的太阳能电池诸如晶体硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、纳米晶太阳能电池等多存在成本高、工艺复杂、材料来源少、电池寿命短等一项或多项缺陷，而聚合物太阳能电池（polymer solar cell，简称PSC）因具有成本低、合成工艺简单、可大批量工业化生产等优点近年来发展迅速，成为了清洁、可再生能源研究领域的一个热点。聚合物太阳能电池是以有机半导体材料作为光电转换材料直接或间接将太阳能转变为电能的器件，但现有的聚合物太阳能电池长期以来一直存在光电转化效率低的问题，这是由于当光照射到聚合物太阳能电池时，其内部的有机半导体材料对于光的吸收小、透射大，从而导致光的利用率低。

发明内容

针对现有聚合物太阳能电池光电转化效率低的问题，本发明提供了一种气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池及其制备方法，通过改变聚合物太阳能电池器件的颜色，协调光的透射率，增强光的吸收率，从而有效提高光的利用率以及聚合物太阳能电池的光电转换效率。

其技术方案是这样的：一种气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池，其特征在于：其以ITO导电玻璃为阴极，以聚[(9,9-二(3'-(N,N-二甲氨基)丙基)-2,7-芴)-2,7-(9,9-二辛基芴)]（简称PFN）-甲醇-乙酸混合溶液为阴极缓冲层，以聚合物混合溶液为有源层，以WO₃为阳极缓冲层，以Ag为阳极，以WO₃/Pt为反应层。

进一步的，所述阴极缓冲层厚度为3nm，所述有源层厚度为100nm，所述阳极缓冲层厚度为10nm，所述阳极厚度为15nm，所述反应层厚度为30nm。

该气致变色调控型半透明聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将ITO玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声30min后，通入氮气干燥30min，作为阴极；

（2）制备PFN-甲醇-乙酸混合溶液，并将其旋涂在所述阴极上，旋涂速度为3000rpm，旋涂时间为40s，得到阴极缓冲层；

（3）制备聚合物混合溶液，并将其旋涂在所述阴极缓冲层上，旋涂速度为2000rpm，旋涂时间为60s，得到有源层；

（4）在所述有源层上蒸镀WO₃，蒸发速度为0.2nm/s，得到阳极缓冲层；

（5）在所述阳极缓冲层上蒸镀Ag，蒸发速度为0.3nm/s，得到阳极；

（6）在所述阳极上蒸镀WO₃/Pt，蒸发速度为0.2nm/s，得到反应层；