一種具有電子傳輸層和空穴傳輸層的有機(jī)光伏電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有電子傳輸層和空穴傳輸層的有機(jī)光伏電池，包括依次層疊的襯底、陽極、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層和陰極，其中，活性層包括層疊而成的電子給體材料和電子受體材料，其中電子給體材料為通式（VI）表示的有機(jī)化合物，電子受體材料為碳60及其衍生物或者碳70及其衍生物；該電池具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】—種具有電子傳輸層和空穴傳輸層的有機(jī)光伏電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光電器件領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源需求的逐年增加，石油、煤炭等一次性能源的日漸枯竭，人們對風(fēng)能、太陽能等可再生資源投入了更多的關(guān)注和研究，其中基于光伏效應(yīng)的光伏電池是其中的熱點之一。
[0003]目前，市場上成熟的太陽電池主要為基于單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、磷化銦以及多晶膜化合物半導(dǎo)體等無機(jī)光伏電池，其中，多晶硅和非晶硅光伏電池在民用光伏電池市場上占主導(dǎo)地位。經(jīng)過五十余年的發(fā)展，無機(jī)單晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)由發(fā)明之初的6%，提高到目前的最高效率可達(dá)30%以上，但是由于無機(jī)半導(dǎo)體太陽電池對材料純度的要求非常高，且價格昂貴，因此其應(yīng)用受到很大限制。
[0004]1986年，美國柯達(dá)公司首次在同一器件中引入給體和受體材料，形成異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到1%，標(biāo)志著有機(jī)半導(dǎo)體制備的光伏器件取得突破。1992年Sariciftci等在對MEH-PPV/C6Q復(fù)合體系的研究中發(fā)現(xiàn)二者在基態(tài)沒有相互作用，但是C6tl對MEH-PPV的熒光卻有很強(qiáng)的猝滅作用，并提出體系中存在光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移過。人們對不同的復(fù)合體系進(jìn)行深入研究，證明了光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移的存在。這一過程在幾個皮秒內(nèi)完成，可以有效地阻止光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴再發(fā)生復(fù)合。光誘導(dǎo)電荷快速能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是聚合物太陽電池理論方面的重大突破，為聚合物太陽電池效率的提高提供了理論支持。
[0005]1995年俞鋼等人通過將電子給體材料與受體材料共混，制得共軛聚合物MEH-PPV和碳60互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的太陽電池，其能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2.9%。在這種體系中，電子給體材料與受體材料形成雙連續(xù)的互穿網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)大大增大了二者界面面積，使異質(zhì)結(jié)更加分散，這種將異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)分散到整個活性層的結(jié)構(gòu)，實際上將整個活性層變?yōu)橐粋€大的本體異質(zhì)結(jié)，從而在活性層中的任何位置均可產(chǎn)生電荷。只要各相材料形成從二者界面到各自電極的連續(xù)通道，那么，由光子到電子的轉(zhuǎn)換效率可以得到很大的提高。這就是人們常說的光伏電池。
[0006]體異質(zhì)結(jié)概念產(chǎn)生克服了單層、雙層/多層器件的結(jié)構(gòu)缺陷。由于電子給體與電子受體各自形成網(wǎng)絡(luò)狀連續(xù)相，光誘導(dǎo)所產(chǎn)生的電子與空穴分別在各自的相中輸運(yùn)并在相應(yīng)的電極上被收集，光生載流子在到達(dá)相應(yīng)的電極前被重新復(fù)合的幾率大大降低，從而提高了光電流。這樣，體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)就能大幅度的提高光電能量轉(zhuǎn)換效率。如今，體異質(zhì)結(jié)概念已廣泛用于基于聚合物的太陽電池，能量轉(zhuǎn)換效率已能達(dá)到5%以上，其具有誘人的發(fā)展方向。因此，人們進(jìn)行了大量的實驗來尋找能量轉(zhuǎn)換效率更高的活性層材料，期望得到器件性能更高的有機(jī)光伏電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明公開了 一種具有電子傳輸層和空穴傳輸層的有機(jī)光伏電池，其具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，從而具有良好的器件性能。
[0008]本發(fā)明的具有電子傳輸層和空穴傳輸層的有機(jī)光伏電池包括依次層疊的襯底、陽極、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層和陰極，其中，
[0009]活性層包括層疊而成的電子給體材料和電子受體材料，其中電子給體材料為通式(VI)表示的有機(jī)化合物，電子受體材料為碳60及其衍生物或者碳70及其衍生物，
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種具有電子傳輸層和空穴傳輸層的有機(jī)光伏電池，包括依次層疊的襯底、陽極、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層和陰極，其特征在于， 活性層包括層疊而成的電子給體材料和電子受體材料，其中電子給體材料為通式(VI)表示的有機(jī)化合物，電子受體材料為碳60及其衍生物或者碳70及其衍生物，
2.如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其特征在于，襯底的材料為玻璃、柔性高分子或金屬基材O
3.如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其特征在于，陽極的材料為金屬氧化物或含有摻雜物的金屬氧化物。
4.如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其特征在于，空穴傳輸層的材料為PEDOT:PSS。
5.如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其特征在于，電子傳輸層的材料為: ，3.4,5_ 二甲氧基-1-[ (3_氛基_4_硝基苯基)硫代]苯， ，3，4，5-三甲氧基-1-[(3-乙酰胺基-4-硝基苯基)硫代]苯， ，3.4.5-二甲氧基_1_[ (3-硝基-4_甲氧基苯基)硫代]苯， ，3，4，5-三甲氧基-1-[(3-氨基-4-甲氧基苯基)硫代]苯， ，3.4,5- 二甲氧基_1_[ (3-氣_4_甲氧基苯基)硫代]苯， ， 3.4.5-二甲氧基-1-[ (4-乙氧基苯基)硫代]苯， ，3.4,5- 二甲氧基_1_[ (3-節(jié)氧基-4-甲氧基苯基)硫代]苯， ， 5_ 二氣甲基_2_[ (3,4, 5_ 二甲氧基苯基)硫代]吡唳， ， 3-[(3，4，5_三甲氧基苯基)硫代]苯并噻吩-2-甲酸甲酯，2-芴甲氧酰胺基-3-乙酰氧基-N-[2-甲氧基-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)硫代]丙酰胺，2-氨基-3-羥基-N-[2-甲氧基-5-(3，4，5-三甲氧基苯基)硫代]丙酰胺，或 3,4,5-二甲氧基_1_[ (3-羥基-4_甲氧基苯基)硫代]苯。
6.如權(quán)利要求1所述的光 伏電池，其特征在于，陰極的材料為不透光金屬。
【文檔編號】H01L51/46GK103811657SQ201310545275
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張翠 申請人:溧陽市江大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司