一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池及其制备方法.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CN113224240A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110384012.9(22)申请日2021.04.09(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人叶轩立张桂传江婷(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍江裕强(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/46(2006.01)H01L51/48(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池及其制备方法，包括衬底和有机太阳电池元件，所述有机太阳电池元件从下至上依次包括阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极，所述活性层为一种全窄带隙给体和非富勒烯受体的混合物。本发明通过本体异质结方法制备全窄带隙半透明有机太阳电池，相对于普通高效体系半透明有机太阳电池，可获得具有更高透过率的半透明有机太阳电池，同时降低活性层厚度和降低透明电极厚度可以得到一个更高的透明度。因此，通过设计全窄带隙体系可以制备具有更高透过率的半透明有机太阳电池。CN113224240ACN113224240A权利要求书1/2页1.一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，包括衬底和有机太阳电池元件，所述有机太阳电池元件从下至上依次包括阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极，所述活性层为一种全窄带隙给体和非富勒烯受体的混合物。2.根据权利要求1所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述全窄带隙给体为窄带隙聚合物给体，所述非富勒烯受体为窄带隙非富勒烯小分子受体；所述活性层的厚度在75nm到125nm。3.根据权利要求2所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述的窄带隙聚合物给体，具有以下结构：其中，n为1～10000的自然数；R1和R2均为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一种以上官能团取代的基团，或C1～C30烷基上一个或者多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基链、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一种以上官能团取代的基团；R1和R2可以相同，也可以不相同；X1和X2为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基链取代基，X1和X2可以相同也可以不相同。4.根据权利要求2所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述的窄带隙非富勒烯小分子受体，具有其结构为：其中R1、R2为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一种以上官能团取代的基团，或C1～C30烷基上一个或者多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基链、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一种以上官能团取代的基团；X为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基链取代基；Y为氧原子、硫原子、铯原子、连接R基的氮原子取代基，其中R基为1～30个碳原子的烷基，或C1～C30烷基上一个或者多个碳原子被烷氧基链、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一种以上官能团取代的基团，或C1～C30烷基上一个或者多个氢原子被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、烷氧基链、烯基、炔基、芳基或酯基其中的一种以上官能团取代的基团。2CN113224240A权利要求书2/2页5.根据权利要求1所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述活性层的全窄带隙给体和非富勒烯受体的质量比为1:1‑1:4。6.根据权利要求1所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述制备活性层的活性层溶液中加入高沸点添加剂材料。7.根据权利要求1所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述衬底为玻璃；所述的阴极为ITO层，涂覆于衬底上，厚度为100～200nm；所述的电子传输层为ZnO，厚度为20～40nm；所述的空穴传输层为MoO3，厚度为5～10nm；所述的阳极为Au，厚度为5～10nm。8.根据权利要求1所述的一种基于全窄带隙体系的半透明有机太阳电池，其特征在于，所述电子传输层和活性层之间还包括界面修饰层；所述的界面修饰层为C60‑SAM，厚度为5‑10nm。9.权利要求1‑8任一项所述的基于全窄带隙体系半透明的有机太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗涂覆有阴极的衬底并干燥；(2)将电子传输层材料的溶液旋涂于阴极上作为电子传输层，转速为2000‑3000rpm.，然后在100‑300℃下热反应