有机光伏装置及其形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种有机光伏装置及其形成方法，机光伏装置包含基板以及光伏电路。光伏电路受到基板的支撑，光伏电路包含三层，该三层包含第一混合电极、第二混合电极以及设置于第一混合电极与第二混合电极之间的光主动层。第一混合电极由多个导电纳米线以及一电洞传输及/或电子阻挡的带正电材料的混合所形成。第二混合电极由多个导电纳米线以及一电子传输及/或电洞阻挡的带负电材料的混合所形成。光主动层设置于第一混合电极与第二混合电极之间。藉此，可以简化有机光伏装置的工艺步骤。

Organic Photovoltaic Device and Its Formation Method

The invention provides an organic photovoltaic device and a forming method thereof. The machine photovoltaic device comprises a substrate and a photovoltaic circuit. The photovoltaic circuit is supported by the substrate. The photovoltaic circuit consists of three layers: the first mixed electrode, the second mixed electrode and the photoactive layer between the first mixed electrode and the second mixed electrode. The first hybrid electrode is composed of a plurality of conductive nanowires and a mixture of a hole-transported and/or electronically blocked charged material. The second hybrid electrode is composed of a plurality of conductive nanowires and a mixture of negatively charged materials with electronic transmission and/or hole blocking. The optical active layer is arranged between the first mixed electrode and the second mixed electrode. Therefore, the process steps of organic photovoltaic devices can be simplified.

【技术实现步骤摘要】
有机光伏装置及其形成方法
本专利技术涉及一种有机光伏装置。
技术介绍
在近几年，为了符合再生能源发电逐渐提升的需求，光伏技术的改善受到大量关注。相较于传统硅光伏技术(silicon-basedphotovoltaics，PV)受限于高生产成本，目前的研究着重在不昂贵的技术上。这些技术之一是有机光伏技术(organicphotovoltaics，OPVs)。有机光伏技术可利用卷对卷(roll-to-roll)工艺来实现大规模制造，其具有降低能源成本的优点。然而，传统有机光伏技术的工艺受限于在大面积上涂布上有纳米级的容许缺陷与厚度的多层膜结构的复杂性，以及图案化这些膜层的无力。装置的各个膜层会增加缺陷形成于装置中的机会，而加剧这些问题，使装置无法运作。这些问题大幅影响产量且窄化传统有机光伏装置的工艺窗口，尤其在大面积的模块工艺中。
技术实现思路
本申请大体上是关于有机光伏装置以及制造有机光伏装置的方法，该有机光伏装置包含光伏电路，其中光伏电路具有三个分立的层体，包含两个混合电极以及位于两者之间的光主动层。根据本专利技术之部分实施方式，有机光伏装置包含基板以及光伏电路。光伏电路受到基板的支撑，光伏电路包含三层，此三层包含第一混合电极、第二混合电极以及光主动层。第一混合电极由多个导电纳米线以及电洞传输及/或电子阻挡的带正电材料的混合所形成。第二混合电极由多个导电纳米线以及电子传输及/或电洞阻挡的带负电材料的混合所形成。光主动层设置于第一混合电极与第二混合电极之间。于部分实施方式中，第一混合电极是实质透明的，且电洞传输及/或电子阻挡材料包含一含有聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)的共轭聚合物。于部分实施方式中，第二混合电极是实质透明的，且电子传输及/或电洞阻挡材料包含无机半导体材料。于部分实施方式中，光主动层由聚(3-己烷噻吩))与[6,6]苯基C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)混合而成。于部分实施方式中，电洞传输及/或电子阻挡材料包含一无机金属氧化物。于部分实施方式中，无机金属氧化物包含选自镍、钨以及钼之一或多个金属的氧化物。于部分实施方式中，电子传输及/或电洞阻挡材料包含一金属氧化物。于部分实施方式中，金属氧化物包含选自锌、锡以及钛之一或多个金属的氧化物。于部分实施方式中，金属氧化物经铝或锑掺杂。于部分实施方式中，电子传输及/或电洞阻挡材料包含一有机聚合物。于部分实施方式中，有机聚合物是非共轭乙氧基聚乙烯亚胺。根据本专利技术之部分实施方式，有机光伏装置包含基板以及光伏电路。基板为实质透明的。光伏电路受到基板的支撑。光伏电路包含多电路层的平面叠层体。多电路层的平面叠层体必包含第一混合电极、第二混合电极以及光主动层。第一混合电极由多个纳米银线以及带正电的共轭聚合物的混合所形成。第二混合电极由多个纳米银线以及无机半导体材料的混合所形成，其中第二混合电极带负电。光主动层设置于第一混合电极与第二混合电极之间，光主动层由包含有机光主动材料的成分所形成。根据本专利技术之部分实施方式，提供一种形成有机光伏装置的方法。方法包含形成一混合阴极层，与一基板堆叠对齐，其中该混合阴极层包含一导电纳米线以及一电子传输材料的一组合，其中该电子传输材料倾向于传导电子且阻碍电洞流；在形成该混合阴极层后，在包含该基板以及该混合阴极层的一结构上，形成一光主动层；以及在形成该光主动层后，形成一混合阳极层，其中该混合阳极层与该混合阴极层由该光主动层分开，该混合阳极层包含一导电纳米线以及一电洞传输材料的一组合，其中该电洞传输材料倾向于传导电洞且阻碍电子流。于部分实施方式中，电子传输材料包含一金属氧化物，且形成该混合阴极层的步骤包含将该导电纳米线及该金属氧化物的该组合涂布于该基板的一表面上。于部分实施方式中，金属氧化物经铝或锑掺杂。于部分实施方式中，光主动层包含一光主动材料，且形成该光主动层的步骤包含将该光主动材料涂布于该混合阴极层的一表面上。于部分实施方式中，光主动材料包含一有机光主动材料且该有机光主动材料包含聚(3-己烷噻吩))与[6,6]苯基C61丁酸甲酯(P3HT:PCBM)的混合物。于部分实施方式中，光主动材料包含一无机钙钛矿(perovskite)材料，或一有机钙钛矿材料与一无机钙钛矿材料的组合。于部分实施方式中，混合阳极层包含将一混合物涂布于该光主动层的一表面上，该混合物包含一纳米银线。于部分实施方式中，混合物包含该纳米银线以及一共轭聚合物成分，该共轭聚合物成分含有聚(3,4-乙烯二氧噻吩)与聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)。附图说明本揭露的目标可以实务形式存在于某些部分以及安排的部分，其实施方式将详述于此说明书及于此提到的对应的图式中，其中：图1展示三层结构有机光伏装置之一实施方式的截面图，其中有机光伏装置包含位于基板上的混合电极；图2展示电极/萃取层的双层以及混合电极的穿透率对片电阻图；图3展示有机光伏装置之两个实施方式，其中有机光伏装置于基板上包含四个分立层体；图4a展示具有PEDOT:AgNW双层以及PEDOT:AgNW混合的有机光伏装置在AM1.5的照明下的电流密度─电压曲线，其中以暗线分别标记各有机光伏装置；图4b展示图4a的两个装置结构的主要装置性能参数之箱形图，其中每个都经过六个装置的测量；图5展示光伏装置的实施方式，其中光伏装置包含基板上的五个分立层体；以及图6展示具有三层结构以及具有五层结构的有机光伏装置在AM1.5的照明下的电流密度─电压曲线，其中以暗线标记各个有机光伏装置。其中，附图标记为：10：有机光伏装置12：光伏电路15：混合电极混合电极20：混合电极混合电极25：基板35：光主动层40：有机光伏装置50：有机光伏装置具体实施方式于此所使用的某些术语仅因方便而采用，不应用以限制本揭露的目标。于此最好参照图式了解所使用的相对的用语，图式中近似的数值用以表示近似或相似的对象。更甚者，在图式中，某些特征是以稍微示意的形式呈现。在近几年，为了符合再生能源发电逐渐提升的需求，光伏技术的改善受到大量关注。相较于传统硅光伏技术受限于高生产成本，目前的研究着重在不昂贵的技术上。这些技术之一是有机光伏技术，其有希望使能源成本降至25美元/峰瓦(ct/Wp)，其高工艺生产率可藉由解决方案中的卷对卷(roll-to-roll)制作而达成。然而，多层结构涂覆层有容许瑕疵以及大面积纳米级的厚度，由于多层结构涂覆层及其后图案化这些层体的复杂性，这些工艺的发展是富挑战性的。当必须重复这些工艺以形成所有所需的层体时，会加剧这些问题。这会大幅影响产量且缩小有机光伏装置的工艺窗口，尤其在大面积模块的工艺中。藉由结合透明电极以及各别的电荷萃取层的角色，可以大幅简化工艺步骤。藉由混合其他材料或藉由改善电荷萃取层的导电率，可制作用于有机光伏装置的透明/半透明电荷选择电极。然而，此工艺技术被认为限于单一复合电极工艺，而另一电极不是以热蒸镀就是以萃取/导体结合。对此技术而言，至少需要四层分立层体。目前的解决方案包含工艺技术以及有机光伏装置，有机光伏装置包含光伏电路，光伏电路包含少于四层的初级层，举例而言，例如三层分立层体。层体可以堆叠至三层，并互相连接以形成光伏电路的一部分。此三个层体可以选择性地装设或另外形成于玻璃或其他适当的基板(可选择性为透明或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机光伏装置，其特征在于，包括：一基板；以及一光伏电路，受到该基板的支撑，该光伏电路包含三层，该三层包含：一第一混合电极，由多个导电纳米线以及一电洞传输及/或电子阻挡材料的混合所形成，该电洞传输及/或电子阻挡材料带正电，一第二混合电极，由多个导电纳米线以及一电子传输及/或电洞阻挡材料的混合所形成，该电子传输及/或电洞阻挡材料带负电，以及一光主动层，设置于该第一混合电极与该第二混合电极之间。

【技术特征摘要】
2017.06.19 US 62/521,6961.一种有机光伏装置，其特征在于，包括：一基板；以及一光伏电路，受到该基板的支撑，该光伏电路包含三层，该三层包含：一第一混合电极，由多个导电纳米线以及一电洞传输及/或电子阻挡材料的混合所形成，该电洞传输及/或电子阻挡材料带正电，一第二混合电极，由多个导电纳米线以及一电子传输及/或电洞阻挡材料的混合所形成，该电子传输及/或电洞阻挡材料带负电，以及一光主动层，设置于该第一混合电极与该第二混合电极之间。2.根据权利要求1所述的有机光伏装置，其特征在于，该第一混合电极是实质透明的，且该电洞传输及/或电子阻挡材料包含一含有聚3,4-乙烯二氧噻吩的共轭聚合物。3.根据权利要求1所述的有机光伏装置，其特征在于，该第二混合电极是实质透明的，且该电子传输及/或电洞阻挡材料包含一无机半导体材料。4.根据权利要求1所述的有机光伏装置，其特征在于，该光主动层由聚3-己烷噻吩与6,6苯基C61丁酸甲酯混合而成。5.根据权利要求1所述的有机光伏装置，其特征在于，该电洞传输及/或电子阻挡材料包含一无机金属氧化物。6.根据权利要求5所述的有机光伏装置，其特征在于，该无机金属氧化物包含选自镍、钨以及钼之一或多个金属的氧化物。7.根据权利要求1所述的有机光伏装置，其特征在于，该电子传输及/或电洞阻挡材料包含一金属氧化物。8.根据权利要求7所述的有机光伏装置，其特征在于，该金属氧化物包含选自锌、锡以及钛之一或多个金属的氧化物。9.根据权利要求7所述的有机光伏装置，其特征在于，该金属氧化物经铝或锑掺杂。10.根据权利要求1所述的有机光伏装置，其特征在于，该电子传输及/或电洞阻挡材料包含一有机聚合物。11.根据权利要求10所述的有机光伏装置，其特征在于，该有机聚合物是非共轭乙氧基聚乙烯亚胺。12.一种有机光伏装置，其特征在于，包括：一基板，该基板为实质透明的；以及一光伏电路，受到...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮尔马可·艾尔曼德，拉吾尔·古普达，汉斯乔齐姆·埃格尔哈夫，品竹·陈，麦可·瓦格纳，菲立普·迈施，卡尔·皮屈勒，启昌·谭，彼得·库必司，
申请(专利权)人：凯姆控股有限公司，
类型：发明
国别省市：维尔京群岛,VG