一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池和发电窗户.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114335349A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111657254.7(22)申请日2021.12.30(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人李昌治王迪(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人傅朝栋张法高(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/46(2006.01)E06B7/28(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池和发电窗户(57)摘要本发明公开了一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池和发电窗户，三元有机太阳电池分为半透明型和不透明型。其中，不透明型包括由下至上依次设置的衬底、阳极、阳极修饰层、三元活性层、阴极修饰层和阴极，半透明型还在阴极上设置光学折返层，其中，三元活性层由电子给体和两个结构类似的非富勒烯合金受体组成的共混膜构成。本发明采用BO‑4Cl和m‑BTP‑PhC6合金可实现能级和形貌的可控调节，在不透明器件中实现18.61％的能量转换效率(PCE)。此外，相应的半透明有机太阳能电池在采用给受体比例优化、增加光学折返层等手段后，获得了效率超过11％、红外隔热系数(IRR)0.90、显色指数(CRI)90以及人眼可视透过(AVT)32％的指标，具备了作为可视透明发电窗户的性能要求。CN114335349ACN114335349A权利要求书1/1页1.一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底、阳极、阳极修饰层、三元活性层、阴极修饰层和阴极；所述三元活性层由电子给体和非富勒烯合金受体组成的共混膜构成，阴极厚度为60‑200nm。2.根据权利要求1所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述三元活性层的厚度为80‑300nm。3.一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底、阳极、阳极修饰层、三元活性层、阴极修饰层、阴极和光学折返层；所述三元活性层由电子给体和非富勒烯合金受体组成的共混膜构成，阴极厚度为10‑20nm。4.根据权利要求3所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述三元活性层的厚度为30‑150nm。5.根据权利要求3所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述光学折返层包括由下至上依次堆叠的第一三氧化钼层、氟化锂层和第二三氧化钼层；第一三氧化钼层、氟化锂层和第二三氧化钼层的厚度为30:(0～200):(200～0)，单位为nm。6.根据权利要求1或3所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述电子给体为PM6，非富勒烯合金受体由BO‑4Cl和m‑BTP‑PhC6组成；PM6、BO‑4Cl和m‑BTP‑PhC6的化学结构式如下：7.根据权利要求1或3所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述三元活性层中，电子给体和非富勒烯合金受体的重量比例为1:0.8～1:3。8.根据权利要求1或3所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述三元活性层旋涂于阳极修饰层上，随后进行退火处理，退火温度为25℃～100℃，退火时间为8min～50min。9.根据权利要求1或3所述的高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述衬底材料为玻璃，阳极材料为氧化铟锡，阳极修饰层材料为PEDOT:PSS‑TA，阴极修饰层材料为Bis‑FIMG，阴极为银。10.一种发电窗户，其特征在于，包括权利要求1或3中至少一种高效三元有机太阳电池。2CN114335349A说明书1/7页一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池和发电窗户技术领域[0001]本发明属于太阳电池领域，具体涉及一种可用作发电窗户的高效三元有机太阳电池和发电窗户。背景技术[0002]有机太阳能电池(OSC)，采用具备溶液可加工、吸光可调节的有机活性层，是一种广受关注的清洁能源技术，其可应用于集成光伏(BIPV)新型建筑，例如发电窗户。这是一个应用前景广泛但尚未实现的BIPV场景，即用半透明有机太阳能电池(ST‑OSC)代替建筑玻璃，在保证ST‑OSC具备和建筑玻璃一样的美学的同时可以在阳光下发电(Nat.Energy2,17104(2017))。[0003]近年来，在提高ST‑OSC的能量转换效率(PCE)和视见函数方面取得了较大的进展，在40％平均可见透明度(AVT)下，PCE的最高指数可以超过10％(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.117,21147‑21154(2020))。然而，对建筑美学的需求并不仅仅等于AVT参数，还要求对不同色彩呈现出高保真度即出色的显色指数(CRI)(Adv.Mater.31,180