一种高效三元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CN109980090A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910210933.6(22)申请日2019.03.20(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)发明人何志才陈虹竹(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍冯振宁(51)Int.Cl.H01L51/42(2006.01)H01L51/46(2006.01)H01L51/48(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种高效三元有机太阳电池及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高效三元有机太阳电池及其制备方法。该有机太阳电池的活性层由给体材料和受体材料共混得到。在二元非富勒烯有机太阳电池的活性层中引入第三组分—富勒烯受体，制备得到了同时含非富勒烯和富勒烯受体的三元有机太阳电池。富勒烯受体的加入不仅拓宽了器件的光学吸收光谱，增大了短路电流密度，还能有效修饰活性层形貌，最终提高了有机太阳电池的光电转换效率。此外，本发明的三元有机太阳电池的活性层可在室温下加工，溶液能够通过旋涂、刮涂和丝网印刷的方式制备成膜。在不使用任何物理优化方法的条件下，即可提高器件的效率，降低了有机太阳电池的制作成本，适合于卷对卷的生产过程。CN109980090ACN109980090A权利要求书1/1页1.一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述电池包括阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层和阳极；其中，活性层是由一种给体材料、两种受体材料共混后得到的成膜。2.根据权利要求1所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述的给体材料为窄带隙聚合物，两个受体材料分别为基于刚性大稠环结构为核心骨架的D-A-D非富勒烯受体和富勒烯受体。3.根据权利要求2所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述给体材料为PTB7-Th，所述受体材料为F8IC和PC71BM，化学结构式如下所示：其中，n＜300。4.根据权利要求2所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述富勒烯受体的用量为给体的15wt％-75wt％。5.根据权利要求1所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述活性层的厚度为100nm-1μm。6.根据权利要求1所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述电子传输层的材料包括TiO2、LiF和ZnO中的至少一种。7.根据权利要求1所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括PEDOT:PSS、MoO3、V2O5和NiO中的至少一种。8.根据权利要求1所述的一种高效三元有机太阳电池，其特征在于，所述阳极为Ag、Au和Cu中的至少一种。9.制备权利要求1-8任一项所述的一种高效三元有机太阳电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗含阴极ITO的玻璃衬底；(2)在步骤(1)所得阴极层表面上旋涂一层电子传输层，然后进行热退火处理；(3)在步骤(2)所得电子传输层上旋涂活性层溶液；(4)在步骤(3)所得活性层上制备一层空穴传输层；(5)在步骤(4)所得空穴传输层上蒸镀阳极金属。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述活性层溶液中的溶剂为氯苯、氯仿、二氯苯和非卤素溶剂甲苯中的至少一种。2CN109980090A说明书1/6页一种高效三元有机太阳电池及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及有机光电器件的技术领域，具体涉及一种高效三元有机太阳电池及其制备方法。背景技术[0002]煤炭的发现使用，促进了人类工业的发展，石油天然气的使用让人类社会取得了飞速发展。伴随工业社会的到来，人类对能源的依赖日益加深，但是，一次性能源是地球在亿万年演化过程中形成的宝贵资源，是不可再生的，而且这些能源的过度使用都不可避免地会对生态环境造成伤害。因此，对绿色能源的开发和推广迫在眉睫。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的能源，因其较好的开发应用前景，获得了世界各国科学家的关注与研究。[0003]太阳电池经历了漫长的发展过程，依据材料的不同，可分为无机太阳电池、有机太阳电池、量子点太阳电池和染料敏化太阳电池等。传统的无机太阳电池已有规模化的生产，虽制作工艺简单，但对硅材料消耗量大，制作成本高，且转换效率已接近理论极限值，进一步发展空间有限。相比之下，有机太阳电池的效率虽还相距甚远，但它自身所具备的优点：如质量轻、价格低廉、柔性、可溶液加工等，都成为了有机太阳电池发展的驱动力。[0004]有机太阳电池中实现光电转化的核心是由电子给体、受体材料组成的二元共混薄膜，但是受限于有机光伏材料“窄吸收”特性，二元共混薄膜难以实现对太阳能的宽光谱利用，并且始终存在共混(利于激子解离)和相分离(利于电荷传输)这