有机太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术公开了有机太阳能电池，其包括：基材；在所述基材上的第一电极；面对所述第一电极的第二电极；设置在所述第一电极和所述第二电极之间的包含光活性层的至少一个有机层；以及设置在所述第一电极和所述光活性层之间的电极改质层，其中所述电极改质层具有包含金属氧化物和卤化碱基金属的单层结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2013年6月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第 10-2013-0068543号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。 本说明书设及。
技术介绍
目前，大多数使用的能源是石油、煤和天然气。运达到所使用的全部能源的80%。 然而，近来，石油和煤能源的消耗状态已逐渐成大问题，并且二氧化碳和其他溫室气体向大 气中排放增加已逐渐引起严重的环境问题。然而，作为无污染绿色能源的可再生能源的使 用仍然仅达到全部能源的2%。因此，解决能源消耗的当前问题充当了进一步驱策开发新的 可再生能源研究的动力。在新的可再生能源如风、水和太阳中，太阳能已经受到了最大的关 注。使用太阳能的太阳能电池污染较小并且具有无限的资源和半永久性寿命，并因此被预 期为能够解决未来能量问题的能源。 太阳能电池是可W通过应用光伏效应将太阳能直接转化为电能的器件。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。典型的太阳能电池通 过渗杂作为无机半导体的晶体娃（Si)W进行p-n结来制造。通过吸收光而产生的电子和 空穴扩散至p-n结点，并通过其电场加速W迁移至电极。该过程的电力转换效率由提供至 外电路的电力与提供至太阳能电池的太阳能之比来限定，并且最近，在标准化虚拟太阳福 射条件下测量时已达到约24%。然而，由于相关领域的无机太阳能电池已在经济可行性W 及对材料的供应和需求方面有所限制，所W易于加工的、廉价的并且包括多种功能的有机 太阳能电池作为长期可替代能源已备受注目。 阳0化]美国UCSB的化eger教授领导的小组主要引导了早期有机太阳能电池的技术开 发。有机太阳能电池中使用的单分子有机材料或聚合物材料的价值在于，容易、快速、廉价 且大规模的工艺是可行的。 然而，在迄今为止的研究中，有机太阳能电池的缺点在于，能量转换效率仍然较 低。因此，在目前情况下，可W说提高效率W确保相对其他太阳能电池的竞争力是非常重要 的。 阳00引韩国专利申请公开第2013-090304号 专利技术详述 本说明书致力于提供。 阳〇1引 本说明书的一个示例性实施方案提供了有机太阳能电池，其包括：基材；设置在 基材上的第一电极；设置成面对第一电极的第二电极；设置在第一电极和第二电极之间的 包含光活性层的一层或更多层的有机材料层；W及设置在第一电极和光活性层之间的电极 改质层，其中所述电极改质层具有由包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层形成的 双层结构，包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层被设置成相互接触，并且面化碱 基金属的阳离子从包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层之间的界面扩散至包含 金属氧化物的层总厚度的15%或更小的厚度。 本说明书的另一个示例性实施方案提供了有机太阳能电池，其包括：基材；设置 在基材上的第一电极；设置成面对第一电极的第二电极；设置在第一电极和第二电极之间 的包含光活性层的一层或更多层的有机材料层；W及设置在第一电极和光活性层之间的电 极改质层，其中所述电极改质层具有包含金属氧化物和面化碱基金属的单层结构。 本说明书的再一个示例性实施方案提供了制造有机太阳能电池的方法，所述方法 包括：准备基材；在基材上形成第一电极；在第一电极上形成电极改质层；在两层的电极改 质层上形成包含光活性层的一层或更多层的有机材料层；W及在有机材料层上形成第二电 极，其中所述电极改质层具有由包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层形成的双层 结构，包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层被设置成相互接触，并且面化碱基金 属的阳离子从包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层之间的界面扩散至包含金属 氧化物的层总厚度的15%或更小的厚度。 本说明书的又一个示例性实施方案提供了制造有机太阳能电池的方法，该方法包 括：准备基材；在基材上形成第一电极；在第一电极上形成电极改质层；在两层的电极改质 层上形成包含光活性层的一层或更多层的有机材料层；W及在有机材料层上形成第二电 极，其中所述电极改质层具有包含面化碱基金属和金属氧化物的单层结构。 由于根据本说明书的一个示例性实施方案的有机太阳能电池具有优良的电子传 输能力，所W可增加光短路电流密度QJ并提高效率。 此外，在根据本说明书的示例性实施方案的有机太阳能电池中，通过改善填充因 子（F巧可实现高效率。 此外，在根据本说明书的示例性实施方案的有机太阳能电池中，可改善电极与有 机材料层的界面接触特性，并且可经由调节能量势垒通过降低电荷注入势垒来增加电荷收 集并防止电荷复合。 此外，在根据本说明书的示例性实施方案的有机太阳能电池中，可降低制造期间 的热处理溫度，从而降低工艺成本。 此外，可在低的热处理溫度下制造根据本说明书的示例性实施方案的有机太阳能 电池，并因此具有的价值在于可W应用由塑料材料制成的基材。【附图说明】 图1至图3示出了根据本说明书的一个示例性实施方案的有机太阳能电池的层合 结构。【具体实施方式】 在本说明书中，应理解，当元件被称为位于另一个元件"上"时，则该元件可W直接 在另一个元件上或者在两个元件之间也可W存在居间元件。[00对在本说明书中，除非有明确相反描述，否则词语"包含"及其变体如"包括"或"含 有"将理解为暗指包括所声称的另一些元件，但不排除任意其他元件。 下文中，将更详细地描述本说明书。 本说明书的一个示例性实施方案提供了有机太阳能电池，其包括：基材；设置在 基材上的第一电极；设置成面对第一电极的第二电极；设置在第一电极和第二电极之间的 包含光活性层的一层或更多层的有机材料层；W及设置在第一电极和光活性层之间的电极 改质层，其中所述电极改质层具有由包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层形成的 双层结构，包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层被设置成相互接触，并且面化碱 基金属的阳离子从包含金属氧化物的层和包含面化碱基金属的层之间的界面扩散至包含 金属氧化物的层总厚度的15%或更小的厚度。 根据本说明书的示例性实施方案，面化碱基金属的阳离子可W从包含金属氧化物 的层和包含面化碱基金属的层之间的界面扩散至包含金属氧化物的层总厚度的10%或更 小的厚度。 根据本说明书的示例性实施方案，包含金属氧化物的层可设置在第一电极上，而 包含面化碱基金属的层可设置在包含金属氧化物的层上。 根据本说明书的示例性实施方案，包含面化碱基金属的层可设置在第一电极上， 而包含金属氧化物的层可设置在包含面化碱基金属的层上。 图1和图2示出了根据本说明书的示例性实施方案的有机太阳能电池的层合结 构。具体地，图1和图2示出了运样的层合结构，其中第一电极201设置在基材101上，在 第一电极201上设置包含金属氧化物的层401和包含面化碱基金属的层501作为双层结构 的电极改质层，光活性层601设置在电极改质层上，第二电极的缓冲层701设置在光活性层 上，并且第二电极设置在第二电极的缓冲层701上。然而，根据本说明书的示例性实施方案 的有机太阳能电池不限于图1和图2的层合结构，而是还可设置有另外的层。 包含金属氧化物的层可用来改良第一电极的特性。具体地，在第一电极表现出P 型半导体特性的情况下，第一电极的特性可通过形成包含具有n型半导体体特性的金属氧 化物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机太阳能电池，其包括：基材；设置在所述基材上的第一电极；设置成面对所述第一电极的第二电极；设置在所述第一电极和所述第二电极之间的包含光活性层的一层或更多层的有机材料层；以及设置在所述第一电极和所述光活性层之间的电极改质层，其中所述电极改质层具有由包含金属氧化物的层和包含卤化碱基金属的层形成的双层结构，所述包含金属氧化物的层和所述包含卤化碱基金属的层被设置成相互接触，以及所述卤化碱基金属的阳离子从所述包含金属氧化物的层和所述包含卤化碱基金属的层之间的界面扩散至所述包含金属氧化物的层的总厚度的15％或更小的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李幸根，崔祯珉，张松林，曹根，李载澈，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR