基于有机-无机双缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池领域，其公开了基于有机

【技术实现步骤摘要】
基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有机太阳能电池领域，具体涉及基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]化石燃料的过度使用直接导致了严重的能源和环境问题，因此需要去探索新的可再生清洁能源。太阳能作为自然界中最广泛的能源，但是其利用率却十分的低。随着科技不断的发展，现在已经有许多方式类利用太阳能，包括有光热转换和光电转换两种方式。太阳能电池作为最具潜力的可再生清洁能源转换技术之一，在过去的几十年中得到了广泛的研究。其中，有机太阳能电池具有许多吸引人的优势，包括低成本、小面积、重量轻以及大规模卷对卷加工的潜力。在研究人员的不懈努力下，太阳能电池的光电转换效率已从最初不足1％提高到近18％，加快了有机太阳能电池产业化的速度。
[0003]目前，提升有机太阳能电池效率的方式可以分为两类：(1)合成合适的供体和受体材料，使得供体与受体之间产生更强的电子转移；(2)利用活性层和电极之间的界面修饰来促进载流子传输和提取。
[0004]为了进一步提高有机太阳能电池的光电转换效率，通常需要在透明电极和光活性层之间插入缓冲层，以更好地匹配能级和载流子传输和提取。目前，氧化锌等凭借高电子迁移率和空气稳定性，使其成为倒置有机太阳能电池中，作为的电子传输层最常用的阴极界面，即阴极缓冲层。然而，由于这类阴极缓冲层具有缺陷密度较大、与活性层接触不好等缺点，使得基于氧化锌等物质的有机太阳能电池的效率受到活性层厚度的严重影响。后期的研究表明通过溶液后处理的方式能够有效的改善氧化锌等物质的表面缺陷，但是氧化锌这类半导体固有的内部缺陷和严重的寄生吸收，依旧影响太阳能电池的效率。因此需要提出一种有效的改性方式来弥补氧化锌这类半导体自身的缺陷，从而提高电池的光电转换效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供了基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法，解决了现有的太阳能电池的氧化锌这类半导体固有的内部缺陷和严重的寄生吸收，依旧影响太阳能电池的效率的技术问题。本专利技术提出的一种有机
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无机双缓冲层的方式，有效地改善了单层氧化锌这类阴极缓冲层表面缺陷问题，进而提升有机光伏电池效率；进一步的，这种双缓冲层的方式适用于多种基底，进而为制备各类高效有机太阳能电池奠定了基础。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，包括由下往上依次设置的基底、导电阴极、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层和导电阳极，所述阴极缓冲层包括覆在导电阴极上的有机阴极缓冲层和覆在有机阴极缓冲层上的无机阴极缓冲层；
[0008]有机阴极缓冲层是通过原位电化学聚合法或旋涂制备在导电阴极表面的导电聚合物薄层。
[0009]进一步地，所述有机阴极缓冲层为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚吲哚、聚3,4
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乙撑二氧噻吩中的任一种。
[0010]进一步地，所述无机阴极缓冲层为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的任一种。
[0011]进一步地，所述基底为刚性玻璃或者柔性高分子基底。
[0012]进一步地，所述有机阴极缓冲层厚度为5～10nm。
[0013]一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池制备方法，包括如下步骤：
[0014]步骤一、对基底和阴极组成的基板进行清洗，并去除表面水分；
[0015]步骤二、在导电阴极表面通过原位电化学聚合法或旋涂制备有机阴极缓冲层，并进行干燥退火；
[0016]步骤三、在有机阴极缓冲层表面旋转涂覆无机阴极缓冲层，并进行热退火；
[0017]步骤四、将光活性层溶液旋转涂覆在无机阴极缓冲层表面；
[0018]步骤五、在光活性层表面镀设阳极缓冲层；
[0019]步骤六、在阳极缓冲层表面镀设导电阳极。
[0020]进一步地，所述原位电化学聚合法是采用循环伏安法或者恒电位法。
[0021]进一步地，所述原位电化学聚合法是在含有单体和电解质的乙腈或二氯甲烷溶液中进行。
[0022]进一步地，所述热退火的方式采用恒温热台加热、烘箱加热、远红外加热、热风加热中的任一种或多种方式。
[0023]进一步地，所述热退火范围在100～200℃，时间范围为10～30min。
[0024]由于采用了本技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法，导电聚合物形成的有机阴极缓冲层，其作为原本的导电阴极和原本的ZnO这类无机阴极缓冲层之间的有效界面修饰层，能够有效的降低氧化锌这类阴极缓冲层的表面缺陷，从而减小了不同功能层之间的接触电阻，有效提高了不同功能层之间的电荷传输能力。本专利技术通过构建有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，有效的弥补了单层阴极缓存层的缺陷，有效的提升了界面间的电子迁移率，进而提升了有机太阳能电池的效率。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
[0027]图1是本专利技术的有机太阳能电池的结构示意图。
[0028]附图中标号说明：
[0029]1‑
基底，2
‑
导电阴极，3
‑
有机阴极缓冲层，4
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无机阴极缓冲层，5
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光活性层,6
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阳极缓冲层，7
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导电阳极。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0031]下面结合图1对本专利技术作详细说明。
[0032]实施例1
[0033]一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，其包括由下往上依次设置的基底1、导电阴极2、有机阴极缓冲层3、无机阴极缓冲层4、光活性层5、阳极缓冲层6和导电阳极7；
[0034]有机阴极缓冲层是通过原位电化学聚合法或旋涂制备在导电阴极2表面的导电聚合物薄层。
[0035]进一步地，所述有机阴极缓冲层3为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚吲哚、聚3,4
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乙撑二氧噻吩中的任一种。
[0036]进一步地，所述无机阴极缓冲层4为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的任一种。
[0037]进一步地，所述基底为刚性玻璃或者柔性高分子基底。
[0038]进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，包括由下往上依次设置的基底(1)、导电阴极(2)、阴极缓冲层、光活性层(5)、阳极缓冲层(6)和导电阳极(7)，其特征在于，所述阴极缓冲层包括覆在导电阴极(2)上的有机阴极缓冲层(3)和覆在有机阴极缓冲层(3)上的无机阴极缓冲层(4)；有机阴极缓冲层是通过原位电化学聚合法或旋涂制备在导电阴极(2)表面的导电聚合物薄层。2.根据权利要求1所述的一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于，所述有机阴极缓冲层(3)为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚吲哚、聚3,4
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乙撑二氧噻吩中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于，所述无机阴极缓冲层(4)为氧化锌、二氧化锡、二氧化钛中的任一种。4.根据权利要求1所述的一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于，所述基底为刚性玻璃或者柔性高分子基底。5.根据权利要求1所述的一种基于有机
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无机双缓冲层的有机太阳能电池，其特征在于，所述有机阴极缓冲层(3)厚度为5～10nm。6.一种基于有机
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无...

【专利技术属性】
技术研发人员：于军胜，王瑞，彭玉洁，周君，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：