[发明专利]基于光活性层与光学调控层协同效应的半透明有机太阳能电池及其应用

说明书

本发明公开了一种基于光活性层与光学调控层协同效应的半透明有机太阳能电池及其应用，是一种制备简单、成本较低、自然指数高以及效率较高的半透明有机太阳能电池，其中光活性层采用限定材料旋涂或刮涂方式形成，能够提高可见光区域的透过率，在特定的波长范围内调平光谱，提高电池效率和自然指数。另外，光学调控层采用不同折射指数材料蒸镀方式形成，能够进一步提高电池的自然指数和光电转化效率。并且，该方法不但适合于不同的光活性层体系和制备方法，还适用于柔性电池体系，满足未来可穿戴能源设备、光伏温室大棚、建筑光伏一体化的潜在需求。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，具体涉及一种半透明高自然指数有机太阳能电池及其制备方法，尤其涉及基于光活性层与光学调控层协调效应制备半透明高自然指数有机太阳能电池的方法及其制备的半透明高自然指数有机太阳能电池。

背景技术

目前，半透明有机太阳能电池与透明设施（如建筑窗户、汽车玻璃、温室屋顶）的结合成为光伏发电新的发展方向。基于此目的，半透明有机太阳能电池应具有较好的光电转化效率同时保持良好的透明性和高自然指数。由于半透膜有机太阳能电池的结构特性导致其光电转化效率较不透明有机太阳能电池低。目前采用的光活性层多在可见光区域有很高的吸收系数从而导致透明度下降，影响实际使用中对于清晰度的需求。为了减少色差满足真实色彩的需求，采用在界面层中掺杂色素、光活性层互补吸收、调节电极厚度、使用光学调控层，但此类高自然指数电池的光电转化效率低，无法满足实际使用对于日常用电的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半透明高自然指数有机太阳能电池及其制备方法与应用，利用光活性层以及光学调控层有效提高太阳能电池的透明性、自然指数以及光电转化效率，而且该电池在优异光电转换效率下具有良好的半透过率，该方法不但适用于不同的光活性层体系和制备方法，也适用于柔性电池，且整个电池制备过程重复性高，操作方便。

本发明采用如下技术方案：

一种基于光活性层与光学调控层协同效应的半透明有机太阳能电池，包括基底、电极、功能层、光学调控层；所述功能层由电子传输层、光活性层、空穴传输层组成；所述功能层的层数为1～5层。本发明不仅适用于单层半透明电池，对于叠层半透明电池也有明显的提高效果，可以将1～5层功能层叠层组成串联电池组，得到的自然指数高、光电转换效率也很好，解决了现有技术对于两层以及以上的串联电池没有较好调节效果的问题。

本发明公开了上述基于光活性层与光学调控层协同效应的半透明有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）在透明基底上制备阴极；

（2）在阴极上制备电子传输层；

（3）在电子传输层上制备光活性层；

（4）在光活性层上制备空穴传输层；

（5）在空穴传输层上制备透明电极；

（6）在透明电极上制备光学调控层；

得到基于光活性层与光学调控层协同效应的半透明有机太阳能电池；

或者

（1）在透明基底上制备阳极；

（2）在阳极上制备空穴传输层；

（3）在空穴传输层上制备光活性层；

（4）在光活性层上制备电子传输层；

（5）在电子传输层上制备透明电极；

（6）在透明电极上制备光学调控层

得到基于光活性层与光学调控层协同效应的半透明有机太阳能电池。