采用大环吸收层的三结叠层太阳能电池，其正向结构依次为：透明玻璃基底、透明前电极、空穴传输层、第一活性层、第一中间层、第二活性层、第二中间层、第三活性层、电子传输层和背电极；其反向结构的组成依次为：透明玻璃基底，透明前电极、电子传输层、第一活性层、第一中间层、第二活性层、第二中间层、第三活性层、空穴传输层和背电极，太阳光都是从透明玻璃基底一侧入射，首先穿过基底和透明前电极，然后依次被各个电池单元的吸光材料吸收，最后到达背电极；本实用新型专利技术中的活性层材料使用了以吡咯基为骨架的共轭大环化合物，该叠层电池具有众多适合推广和工业化大规模生产的优势。
【技术实现步骤摘要】
本技术设及一种太阳能电池器件，具体设及一种在可见光的各个波段都具有 强吸收的基于共辆大环吸光活性层的=结叠层太阳能电池，其吸光活性层采用多化咯共辆 大环化合物，因此具有原料来源丰富，价格低廉，无毒无害无污染，性质稳定，可W适用多 种电池加工工艺的优势。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭和其大量使用所带来的一系列社会及环境问题，可再生 的清洁能源的开发和利用已经成为当下一个急需探索的课题。太阳能光伏发电技术和产品 在全球范围内得到了高速增长，成为最具潜力的清洁能源。 如何高效地吸收各个波段的太阳光能量是太阳能电池面临的一个重大问题。由于 太阳光光谱的能量分布较宽，而一般的染料分子仅有一个主吸收峰，只有运个主吸收峰附 近的波段才是强吸收波段。解决运个问题有几种可能的方案。一是通过化学合成方法将几 种吸收峰不同的生色基团通过化学键连接在一个分子内。运种方法是理论上最理想的方 法，但是大部分时候仅仅局限于实验室研究。因为通过多步化学合成制备出来分子的代价 是极其昂贵的，需要大量的时间，人力W及各种物质成本的投入，因此在短期内尚无大规模 工业化的可能性。另一种方案是使用叠层太阳能电池。在叠层太阳能电池中，数个有着不 同强吸收波段的太阳能电池被叠加在一起。他们按照吸收峰能量从大到小的顺序从外向里 排列，让波长最短（即能量最大）的光被最外边的电池利用，波长较长的光能够继续透射进 去让接下来的电池利用，运就有可能最大限度地吸收太阳光光谱的能量。 目前已经有一些有机，无机或者有机无机杂化的叠层太阳能电池的尝试。例如 授权公告号为CN202332974U的技术 < 一种叠层有机薄膜太阳能电池〉中，作者使用 N，N-双取代-1，3, 8, 10-四甲基哇叮晚酬材料为太阳能电池的底层光吸收活性层，W铜献 菁为太阳能电池的顶层光吸收活性层。在该技术中，虽然作者详细介绍了N，N-双取 代-1，3, 8, 10-四甲基哇叮晚酬材料的制备方法，但是该材料并不属于常见材料，需要通过 多步化学方法制备，因此短期内并不具备大规模工业生产的潜力。又例如授权公告号为 CN20299687抓的技术 < 一种S结叠层薄膜太阳能电池〉中，作者使用了S种无机吸光 材料：非晶娃，蹄化儒和铜铜嫁砸。在授权公告号为CN202221772U的技术 < 一种蹄锋 儒/多晶娃叠层薄膜太阳能电池〉中，作者则使用了蹄锋儒和多晶娃。W上两技术使 用的蹄化儒属于剧毒物质，而使用的娃基材料则价格偏高。此外还有其它的叠层太阳能电 池的技术和技术被授权，但是运些更多地考虑是提高光电转换效率，而没有足够 注重其它一些因素例如成本或者环境保护。另外迄今为止，尚没有完全使用共辆大环活性 层的太阳能电池单元叠加在一起的报道。不同的共辆大环材料具有不同的吸收峰值，通过 适当的组合，可W使多个电池单元的吸收峰相互叠加相互补充，形成了一个在整个可见光 区域都具有强吸收的组合吸收谱。W若干个化咯基为骨架通过共辆桥化学键连接形成的共 辆K-JT大环体系，比如化嘟，亚献菁和献菁，具有极高的吸光系数，因此即使很小的浓度 也可W吸收大量的太阳光。运些共辆大环材料具有悠久的历史，因此通过多年的积累已经 发展出成熟便利的制备工艺和低廉的价格。具备工业化大规模生产的可能性。同时，运类 共辆大环材料对环境友好，对人体无毒无害，很多已经大规模的作为染料，色素甚至药物使 用，有些甚至就存在于人类和其他生物体内。另外，运类共辆大环材料具有极高的化学稳定 性和热稳定性，很多可W裸露在空气中数十年而不变质，即使是强酸强碱大部分情况下也 无法破坏运些大环的共辆体系，例如化学实验室里就可W用98%的浓硫酸来清洗去 除娃献菁中的杂质。综上所述，运些多化咯共辆大环是一类非常理想的可广泛应用于日常 生活的太阳能电池材料。
技术实现思路
阳〇化]为了克服上述现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供采用大环吸收层的 =结叠层太阳能电池，该叠层电池将由=结电池单元组成，每结电池单元具有一个由电子 给体和电子受体组成的活性层，活性层里的电子给体同时作为吸光材料，活性层可W采取 平面双层异质结或者混合本体异质结结构，并且电池单元的吸收峰位于可见光吸收波段 (380~780nm)的短波长区域（400-450nm)，中间波段区域巧50-580nm)W及长波长区域 化70-720nm)，由此=个强吸收峰相互叠加相互补充，形成了一个在整个可见光区域都具有 强吸收的吸收谱组合。 为了达到上述目的，本技术的技术方案为： 采用大环吸收层的=结叠层太阳能电池，其正向结构依次为：透明玻璃基底、透明 前电极、空穴传输层、第一活性层、第一中间层、第二活性层、第二中间层、第=活性层、电子 传输层和背电极，其中透明前电极为正极，背电极为负极；其反向结构的组成依次为：透明 玻璃基底，透明前电极、电子传输层、第一活性层、第一中间层、第二活性层、第二中间层、第 =活性层、空穴传输层和背电极，其中透明前电极是负极；背电极是正极。 所述的中间层作为各个电池单元的连接过渡，在=结电池的=个活性层中间对应 有两个中间层，活性层由电子给体和电子受体组成，其中电子给体同时作为吸光材料，活性 层采取平面双层异质结或者混合本体异质结结构，=个活性层的吸收峰分别位于可见光吸 收波段的短波长区域，中间波段区域W及长波长区域。 所述的=个活性层的电子给体分别采用化嘟，亚献菁和献菁运=类W化咯基为骨 架的共辆大环，即第一活性层的组成为化嘟和电子受体，第二活性层的组成为亚献菁和电 子受体，第=活性层的组成为献菁和电子受体。 所述的化嘟是一种四个化咯单元通过次甲基桥（=CH-)联接而形成的共辆大环 JT - JT体系，其吸收峰的位置在400-450nm，其结构式如下： 其中化咯是一种含有一个氮原子的五元杂环化合物，其结构式如下： 所述的亚献菁是一种=个异吗I噪单元通过共辆的氮原子联接而形成共辆大环 JT-JT体系，其吸收峰的位置在550-580nm，其结构式如下： 异吗I噪是一种由化咯与苯并联的化合物，其并联是通过化咯中不与氮原子相邻的 两个3号位与4号位碳原子实现的，其结构式如下： 所述的献菁是一种四个异吗I噪单元通过共辆的氮原子联接而形成共辆大环31 - 31 体系，其吸收峰的位置在670-720nm，其结构式如下： W上化嘟，亚献菁和献菁的结构式上位于环正中的M为任意可插入共辆大环的金 属或者非金属原子，或者为两个氨原子，当M为一个金属或者非金属原子时，可W存在通过 化学键或者弱作用与之相连的垂直于大环平面的配体，共辆大环边缘的碳原子通过化学键 与各种取代基团相连。 由于吸光材料使用了W化咯基为骨架的共辆大环化合物，该叠层电池具有众多适 合推广和工业化大规模生产的优势：1)极高的吸光系数，因此即使很小的浓度也可W吸收 大当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
采用大环吸收层的三结叠层太阳能电池，其特征在于，其正向结构依次为：透明玻璃基底、透明前电极、空穴传输层、第一活性层、第一中间层、第二活性层、第二中间层、第三活性层、电子传输层和背电极，其中透明前电极为正极，背电极为负极；其反向结构的组成依次为：透明玻璃基底，透明前电极、电子传输层、第一活性层、第一中间层、第二活性层、第二中间层、第三活性层、空穴传输层和背电极，其中透明前电极是负极；背电极是正极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，秦校军，王一丹，赵志国，邬俊波，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，中国华能集团公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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