柔性有机太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种柔性有机太阳能电池，其包括沿设定方向依次分布的第一电极、活性层和第二电极，其中，所述第一电极和第二电极中的任一者为采用凹版印刷方式制作形成的银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；并且，所述银线电极表面的凹下区域被功能材料填补至粗糙度(RMS)在5nm以下。本实用新型专利技术可以有效降低凹版印刷银线电极的表面粗糙度，使得银线电极既可以由凹版印刷法直接图案化和大批量制备，又能很好的满足制备高性能柔性有机太阳能电池的要求，有利于后续将柔性有机太阳能电池的整个制备过程整合，实现柔性有机太阳能电池的高效、高质量、低成本的生产。

【技术实现步骤摘要】
柔性有机太阳能电池
本技术涉及一种太阳能电池，具体涉及一种柔性有机太阳能电池。
技术介绍
柔性有机太阳能电池是太阳能电池发展的一个重要方向，存在巨大的应用潜能。柔性透明电极是柔性有机太阳能电池发展的一个重要的前提。传统的ITO材料存在致命的缺陷，例如易碎，难以柔性化。为了制备高性能的柔性透明电极，人们研究了石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、金属栅格、银纳米线等材料。由于银纳米线同时具有高的导电性、高的透过率、弯折性能优异和可溶液化卷对卷大批量制备等优势，受到了人们广泛的关注研究，成为制备柔性透明电极最热门的材料。目前用于制备柔性有机太阳能电池的银线电极通常是采用旋涂法制备的。旋涂法制备的银线电极不能图案化，而需要经过刻蚀图案化后才可以用于制备有机太阳能电池，而且旋涂法也很难大面积大批量制备银线电极。有研究人员采用了凹版印刷方法制备形成银线电极，其优点在于，可以预先图案化，并且可以大面积大批量制备银线电极。但是，与目前常见的狭缝涂布(slotdie)、旋涂等工艺相比，凹版印刷采用了“网点式”的设计，即银纳米线油墨先被装入一个个独立的网穴，然后才在衬底上实现重新融合，其成膜品质取决于这些网点重新融合的效果，有较大的概率在100-200微米尺度出现周期性的不均匀现象，而且凹版印刷的银线电极的粗糙度较大(实质上是一种空心的导电网络，高低落差超过100nm)，因此不适合用于制备柔性有机太阳能电池。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种降低凹印银线电极粗糙度的方法、其在制备柔性有机太阳能电池中的应用以及柔性有机太阳能电池，从而克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例提供了一种柔性有机太阳能电池，包括沿设定方向依次分布的第一电极、活性层和第二电极，其中，所述第一电极和第二电极中的任一者为采用凹版印刷方式制作形成的银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；并且所述银线电极表面的凹下区域被功能材料填补至粗糙度(RMS)在5nm以下。本技术实施例还提供了一种降低凹印银线电极粗糙度的方法，其包括：采用凹版印刷方式制作银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；在所述银线电极表面涂布包含功能材料的流体，并至少使所述功能材料填补所述银线电极表面的凹下区域，从而降低所述银线电极的表面粗糙度。在一些实施方式中，所述降低凹印银线电极粗糙度的方法具体包括：在所述银线电极表面涂布包含功能材料的流体，使所述功能材料填补所述银线电极表面的凹下区域并且还在银线电极表面形成功能材料层。本技术实施例还提供了一种柔性有机太阳能电池的制备方法，包括分别制作第一电极、电子传输层、活性层、空穴传输层和第二电极的步骤；其中，制作所述第一电极和第二电极中的任一者的步骤包括：采用凹版印刷方式制作形成银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；在所述银线电极表面涂布包含功能材料的流体，使功能材料填补所述银线电极表面的凹下区域并且还在银线电极表面形成功能材料层，之后在所述功能材料层上制作电子传输层或空穴传输层。在一些实施方式中，所述功能材料层表面平整。本技术实施例还提供了由前述任一种方法制备形成的柔性有机太阳能电池。与现有技术相比较，本技术实施例所提供技术方案的有益效果至少在于：可以有效降低凹版印刷银线电极的表面粗糙度，使得银线电极既可以由凹版印刷法直接图案化和大批量制备，并且还能很好的满足制备高性能柔性有机太阳能电池的要求，有利于后续将柔性有机太阳能电池的整个制备过程整合，例如可以通过一套多色套印系统实现整个柔性有机太阳能电池的生产。附图说明图1是本技术一典型实施例中一种柔性有机太阳能电池的结构示意图。具体实施方式以下将结合具体实施方式更详细的说明本技术的技术方案。需要说明的是，除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。并且，应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本技术教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。如前所述，尽管已有研究者采用凹版印刷方法制作基于银纳米线的银线电极，但其并不适合在柔性有机太阳能电池中应用，其主要原因是，凹版印刷方法制作的银线电极表面粗糙度过大，在用于制作柔性有机太阳能电池时，极可能会导致器件漏电或短路。本技术实施例的一个方面提供了一种柔性有机太阳能电池，其包括沿设定方向依次分布的第一电极、活性层和第二电极，其中，所述第一电极和第二电极中的任一者为采用凹版印刷方式制作形成的银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；并且所述银线电极表面的凹下区域被功能材料填补至粗糙度(RMS)在5nm以下。在一些实施方式中，所述银线电极表面还覆盖有由功能材料形成的功能材料层，所述电子传输层或空穴传输层形成在功能材料层上。在一些实施方式中，所述功能材料层的厚度在20～150nm之间。在一些实施方式中，所述功能材料层的厚度在40～100nm之间。在一些实施方式中，所述功能材料层表面平整。在一些实施方式中，所述第一电极与活性层之间还设有电子传输层。在一些实施方式中，所述活性层与第二电极之间还设有空穴传输层。在一些实施方式中，所述电子传输层或空穴传输层形成在功能材料层上。在一些实施方式中，所述银线电极为形成在柔性透明薄膜上的柔性透明电极，所述柔性透明薄膜包括PET、PI或PEN薄膜。在一些实施方式中，所述银线电极的方阻为5～150Ω/□。在一些实施方式中，所述功能材料的电阻率为10-3～106Ω.m，优选为10-1～104Ω.m。在一些实施方式中，所述功能材料的颗粒度在150nm以内，优选在20nm以内。在一些实施方式中，所述第一电极和第二电极中的另一者包括金属电极(如Ag电极、Al电极、Au电极、Cu电极)、导电聚合物(如PH1000)电极、金属氧化物电极中的任意一种。本技术实施例的一个方面提供的一种降低凹印银线电极粗糙度的方法包括：采用凹版印刷方式制作银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；在所述银线电极表面涂布包含功能材料的流体，并至少使所述功能材料填补所述银线电极表面的凹下区域，从而降低所述银线电极的表面粗糙度。其中，所述银线电极可以被认为是由银纳米线交织形成的多孔网络结构，而所述银线电极表面的凹下区域包括但不限于凹版印刷网点融合不均匀而导致的凹坑和前述多孔网络结构表面的孔洞等，这些凹下区域的存在，使得银线电极表面存在较大的高低落差，即有较大的表面粗糙度。本技术实施例中，通过以前述功能材料填补这些凹下区域，可以有效降低银线电极的表面粗糙度，从而降低乃至消除在以所述银线电极制作柔性有机太阳能电池时导致的器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性有机太阳能电池，包括沿设定方向依次分布的第一电极、活性层和第二电极，其特征在于：所述第一电极和第二电极中的任一者为采用凹版印刷方式制作形成的银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；并且所述银线电极表面的凹下区域被功能材料填补至粗糙度RMS在5nm以下。/n

【技术特征摘要】
20201012 CN 202022260231X1.一种柔性有机太阳能电池，包括沿设定方向依次分布的第一电极、活性层和第二电极，其特征在于：所述第一电极和第二电极中的任一者为采用凹版印刷方式制作形成的银线电极，所述银线电极包括银纳米线网络结构；并且所述银线电极表面的凹下区域被功能材料填补至粗糙度RMS在5nm以下。


2.根据权利要求1所述的柔性有机太阳能电池，其特征在于：所述银线电极表面还覆盖有由功能材料形成的功能材料层。


3.根据权利要求2所述的柔性有机太阳能电池，其特征在于：所述功能材料层的厚度在20~150nm之间。


4.根据权利要求3所述的柔性有机太阳能电池，其特征在于：所述功能材料层的厚度在40~100nm之间。


5.根据权利要求2所述的柔性有机太阳能电池，其特征在于：所述功能材料层表面平整。


6.根据权利要求1所述的柔性有机太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振国，林剑，龚超，闫翎鹏，韩云飞，骆群，马昌期，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32