太阳能电池及其制造方法技术

技术编号:15343921 阅读:283 留言:0更新日期:2017-05-17 00:35
本说明书涉及太阳能电池及其制造方法,并且提供了太阳能电池,其包括:第一电极;与所述第一电极相对设置的第二电极;设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层;以及在所述光活性层与所述第一电极或所述第二电极之间的包含由式1表示的电荷传输材料的电荷传输层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池及其制造方法
本申请要求于2014年4月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0052664的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。本说明书涉及太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
为了解决由化石燃料消耗及其使用所引起的全球环境问题,已经对可再生且清洁的替代能源(例如太阳能、风能和水力)积极地进行了研究。其中,对直接将太阳光改变为电能的太阳能电池的关注已显著增加。本文,太阳能电池意指通过从太阳光吸收光能以使用产生电子和空穴的光伏效应产生电流-电压的电池。太阳能电池是可通过应用光伏效应将太阳能直接转换为电能的器件。根据构成薄膜的材料,太阳能电池可分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。已经对太阳能电池进行了大量研究,以通过根据设计的多种层以及电极的改变而提高能量转换效率。
技术实现思路
技术问题本说明书的目的是提供太阳能电池及其制造方法。技术方案本说明书提供了太阳能电池,包括:第一电极;设置成面向所述第一电极的第二电极;设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层;以及在所述光活性层与所述第一电极或所述第二电极之间的包含由以下化学式1表示的电荷传输材料的电荷传输层。[化学式1]在化学式1中,n为括号中结构的重复数并且为1至3,当n为2或更大时,所述括号中的两个或更多个结构彼此相同或不同,X1至X4彼此相同或不同,并且各自独立地为O、S或NR,R和R1至R16彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;卤素基团;羧酸基;硝基;腈基;酰亚胺基;酰胺基;亚胺基;硫代酰亚胺基;酸酐基;羟基;经取代或未经取代的酯基;经取代或未经取代的硫酯基;经取代或未经取代的硫羰酯基;经取代或未经取代的羰基;经取代或未经取代的硫酮基;经取代或未经取代的烷基;经取代或未经取代的环烷基;经取代或未经取代的烷氧基;经取代或未经取代的芳基烷基;经取代或未经取代的芳氧基;经取代或未经取代的烷基硫基;经取代或未经取代的芳基硫基;经取代或未经取代的烷基磺酰基;经取代或未经取代的芳基磺酰基;经取代或未经取代的烯基;经取代或未经取代的甲硅烷基;经取代或未经取代的硼基;经取代或未经取代的烷基胺基;经取代或未经取代的芳烷基胺基;经取代或未经取代的芳基胺基;经取代或未经取代的杂芳基胺基;经取代或未经取代的芳基;或者经取代或未经取代的杂环基,或者相邻取代基彼此结合形成经取代或未经取代的烃环;或者经取代或未经取代的杂环,并且当R1至R16和取代基彼此结合形成经取代或未经取代的烃环时,所形成烃环的取代基的至少一者为可交联取代基。此外,本说明书提供了用于制造上述太阳能电池的方法,所述方法包括:准备基底;在所述基底上形成第一电极;在所述第一电极上形成包括具有两个或更多个层的有机材料层的具有两个或更多个层的有机材料层,其包括光活性层和电荷传输层;以及在所述有机材料层上形成第二电极。有益效果根据本说明书的一个示例性实施方案的太阳能电池具有优异的电子转移能力,并因此可实现短路电流密度(Jsc)的增加和效率的提高。根据本说明书的一个示例性实施方案的化学式1可包含金属颗粒或离子基团。在这种情况下,光吸收可通过入射光的再分布而增加,并且电荷势垒可以由于界面偶极子的增加而得以调节。此外,由于电导率的增加,可以预期具有高效率的太阳能电池。此外,根据本说明书的一个示例性实施方案的太阳能电池可提高填充因数,并且因此可以实现高效率。此外,根据本说明书的一个示例性实施方案的太阳能电池可由于简单的制造工艺而降低生产成本和/或提高工艺效率。此外,根据本说明书的一个示例性实施方案的太阳能电池可具有卷绕结构,并且在这种情况下,可在各个方向上有效地吸收光以提高效率。附图说明图1至4为举例说明根据一个示例性实施方案的有机太阳能电池的视图。图5为举例说明当使依照根据本说明书的一个示例性实施方案的实验例制造的各个有机太阳能电池在80℃的温度下经历热处理时器件效率变化的视图。具体实施方式下文中,将对本说明书进行更详细地描述。在本说明书中,当将一个构件布置在另一个构件“上”时,这不仅包括其中一个构件与另一个构件相接触的情况,还包括其中又一个构件存在于所述两个构件之间的情况。在本说明书中,当一个部件“包括”一个组成元件时,除非另外特别说明,否则这不意指排除另一个组成元件,而是意指还可包括另一个组成元件。本说明书提供了一种太阳能电池,包括:第一电极;设置成面向所述第一电极的第二电极;设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层;以及在所述光活性层与所述第一电极或所述第二电极之间的包含由化学式1表示的电荷传输材料的电荷传输层。本说明书的一个示例性实施方案包含如化学式1中的冠型(crowntype)电荷转移材料。在相关技术中,使用金属氧化物作为具有倒置结构的电荷传输层。然而,当使用金属氧化物作为电荷传输层时,需要高温热处理以具有高电荷迁移率,并且因此,难以将电荷传输层施加于柔性基底,并且难以调节与用于待施加的光活性层的材料的能垒。根据本说明书的一个示例性实施方案的包含由化学式1表示的电荷传输材料的电荷传输层具有优异的电荷迁移率,并且由于不需要进行用于形成传输电荷所需纳米结构的单独热处理而可以容易地施加于柔性基底。此外,通过向由化学式1表示的冠型材料的取代基和/或化学式1的中心插入离子基团易于调节电荷迁移率和功函数。因此,存在的优点在于与用于光活性层的材料的能垒得以容易地调节。在本说明书的一个示例性实施方案中,在具有至少一个可交联取代基作为由化学式1表示的电荷传输材料的情况下,存在形成的电荷传输层的热稳定性增加的效果,并且因此器件的使用寿命增加,并且在将其中两个或更多个离子彼此结合的冠型材料混合的情况下,存在可形成均匀混合的层的效果。在本说明书的一个示例性实施方案中,由化学式1表示的电荷传输材料可由以下化学式1-1或1-2表示。[化学式1-1][化学式1-2]在化学式1-1和1-2中,n、X1至X4、R5至R8和R13至R16的定义与上述那些相同,Cy1至Cy4彼此相同或不同,并且各自独立地为经取代或未经取代的芳香环;或者经取代或未经取代的杂环。在本说明书的一个示例性实施方案中,X1为O。在另一个示例性实施方案中,X1为NR。在本说明书的一个示例性实施方案中,X2为O。在一个示例性实施方案中,X2为NR。在本说明书的一个示例性实施方案中,X3为O。在另一个示例性实施方案中,X3为NR。在又一个示例性实施方案中,X4为O。在再一个示例性实施方案中,X4为NR。在本说明书的一个示例性实施方案中,R为氢。在本说明书的一个示例性实施方案中,Cy1至Cy4为苯环。在本说明书中,“可交联取代基”为变成中间体的取代基,在所述中间体中化合物可与若干化合物直接结合或通过连接体结合。在本说明书的一个示例性实施方案中,可交联取代基为经取代或未经取代的乙烯基;经取代或未经取代的芳基;经取代或未经取代的丙烯酸酯基;羟基;或异氰酸酯基。在本说明书的一个示例性实施方案中,n为1。在另一个示例性实施方案中,n为2。在又一个示例性实施方案中,n为3。在本说明书的一个示例性实施方案中,由化学式1表示的电荷传输材料可选自以下结构。在所述结构中,在具有所述结构的碳中被取代的氢可被上述可交联取代基取代。在本说明书的一个本文档来自技高网...
太阳能电池及其制造方法

【技术保护点】
一种太阳能电池,包括:第一电极;设置成面向所述第一电极的第二电极;设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层;以及在所述光活性层与所述第一电极或所述第二电极之间的包含由以下化学式1表示的电荷传输材料的电荷传输层:[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.30 KR 10-2014-00526641.一种太阳能电池,包括:第一电极;设置成面向所述第一电极的第二电极;设置在所述第一电极与所述第二电极之间的光活性层;以及在所述光活性层与所述第一电极或所述第二电极之间的包含由以下化学式1表示的电荷传输材料的电荷传输层:[化学式1]在化学式1中,n为括号中结构的重复数并且为1至3,当n为2或更大时,所述括号中的两个或更多个结构彼此相同或不同,X1至X4彼此相同或不同,并且各自独立地为O、S或NR,R和R1至R16彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;卤素基团;羧酸基;硝基;腈基;酰亚胺基;酰胺基;亚胺基;硫代酰亚胺基;酸酐基;羟基;经取代或未经取代的酯基;经取代或未经取代的硫酯基;经取代或未经取代的硫羰酯基;经取代或未经取代的羰基;经取代或未经取代的硫酮基;经取代或未经取代的烷基;经取代或未经取代的环烷基;经取代或未经取代的烷氧基;经取代或未经取代的芳基烷基;经取代或未经取代的芳氧基;经取代或未经取代的烷基硫基;经取代或未经取代的芳基硫基;经取代或未经取代的烷基磺酰基;经取代或未经取代的芳基磺酰基;经取代或未经取代的烯基;经取代或未经取代的甲硅烷基;经取代或未经取代的硼基;经取代或未经取代的烷基胺基;经取代或未经取代的芳烷基胺基;经取代或未经取代的芳基胺基;经取代或未经取代的杂芳基胺基;经取代或未经取代的芳基;或者经取代或未经取代的杂环基,或者相邻取代基彼此结合形成经取代或未经取代的烃环;或者经取代或未经取代的杂环,并且当R1至R16和相邻取代基彼此结合形成经取代或未经取代的烃环时,所形成烃环的取代基的至少一者为可交联取代基。2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中所述可交联取代基为经取代或未经取代的乙烯基;经取代或未经取代的芳基;经取代或未经取代的丙烯酸酯基;羟基;或异氰酸酯基。3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中所述电荷传输材料还包含离子基团,并且所述离子基团设置成插入由化学式1表示的所述电荷传输材料的中心部分。4.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中所述电荷传输层设置成与所述光活性...

【专利技术属性】
技术研发人员:李幸根李志永李载澈金填硕崔斗焕
申请(专利权)人:株式会社LG化学
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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