一种提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法及太阳能电池和制备方法技术

本发明专利技术涉及一种提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法及太阳能电池和制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明专利技术的方法通过直接在活性层配方中加入工艺助剂的方式，成功地同时提高太阳能电池光活性层的拉伸性能和电学性能；并且本发明专利技术所使用的工艺助剂价格便宜，容易获取，在添加工艺助剂后只需要静置12小时便可以达到效果，降低了加工难度。因此本发明专利技术具有价格便宜、操作简便的特点，能够弥补现有技术的不足，补充领域内的空白。补充领域内的空白。补充领域内的空白。

【技术实现步骤摘要】
一种提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法及太阳能电池和制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法及太阳能电池和制备方法。

技术介绍

[0002]随着新型的DA类共轭聚合物和非富勒烯受体的快速发展，使得有机太阳能电池的能量转换效率(PCE)达到18％以上，所以电学性能已经不再是有机太阳能电池应用的限制。有机太阳能电池也因低成本、半透明性可以用在下一代半透明建筑的光伏系统中，如发电外墙、遮光幕布等。同时，有机太阳能电池还因具有可拉伸性在可穿戴设备、电子皮肤、柔性机器人、建筑一体化等等领域有广泛的应用前景。满足这些应用需求，就需要有机太阳能电池的光活性层具有更高的拉伸性能。
[0003]太阳能电池的重要性能包括光电性能和光活性层的机械性能。拉伸模量和断裂伸长率是表征机械性能的两个重要参数。光电转换效率、填充因子、开路电压和短路电流表征光电性能。目前光活性层一般是基于褶皱辅助或者弹簧状预应力的光活性层，是通过增加具有柔性的电池辅助材料或者将光活性层制备为褶皱状、弹簧图案等形状，这不但提高了光活性层在加工过程中的复杂程度，也将会影响电池的光电转化效率，这会限制有机太阳能电池的大规模应用与推广。
[0004]因此，需要一种能够同时提高光活性层电学性能与拉伸性能的手段，以弥补现有技术中的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决现有技术中的技术问题，提供一种能够同时提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法及太阳能电池和制备方法。/>[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：
[0007]本专利技术提供一种提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将电子给体粉末和电子受体纤维加入主溶剂中，形成光活性层溶液前体；
[0009]S2：将工艺助剂加入光活性层溶液前体中形成光活性层溶液；
[0010]S3：将光活性层溶液静置；
[0011]S4：将静置后的光活性层溶液在阳极界面层上旋涂成膜后，进行退火处理，得到光活性层；
[0012]步骤S2中所述工艺助剂选用乙腈，化学式为CH3CN。
[0013]作为本专利技术的提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法的一种优选方案，步骤S1中所述电子给体粉末为J52
‑
2F，所述电子受体纤维为N2200，所述主溶剂为氯仿，化学式为CHCl3。
[0014]作为本专利技术的提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法的一种优选方案，步骤S1
中光活性层溶液前体中电子给体和电子受体的总浓度为8
‑
12mg/mL，步骤S2中所述工艺助剂的体积分数为0.5％
‑
5％。
[0015]作为本专利技术的提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法的一种优选方案，步骤S3中所述静置的时间为12小时；步骤S4中所述退火处理的温度在75℃
‑
140℃，时间为10
‑
12min。
[0016]本专利技术还提供一种正装聚合物太阳能电池，包括阳极导电层、阳极界面层、光活性层、阴极界面层和金属电极，所述光活性层为按照上述提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法在所述阳极界面层制得的光活性层。
[0017]作为本专利技术的正装聚合物太阳能电池的一种优选方案，所述阳极界面层的厚度为20
‑
30nm；所述阳极界面层的材料为PEDOT:PSS。
[0018]作为本专利技术的正装聚合物太阳能电池的一种优选方案，所述阴极界面层的厚度为5
‑
15nm，所述阴极界面层的材料为PFN
‑
Br。
[0019]作为本专利技术的正装聚合物太阳能电池的一种优选方案，所述金属电极为Ag，所述金属电极的厚度为100nm。
[0020]本专利技术还提供一种正装聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1、在阳极ITO基底的表面旋涂阳极界面层材料的分散液，以形成阳极界面层；
[0022]步骤2、按照本专利技术的提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法在所述阳极界面层远离所述阳极ITO基底的表面旋涂光活性层溶液，以形成光活性层；
[0023]步骤3、在所述光活性层的远离所述阳极界面层的表面旋涂阴极界面层材料的分散液以形成阴极界面层；
[0024]步骤4、真空条件下，在所述阴极界面层的远离所述光活性层的表面蒸镀Ag，以形成金属电极。
[0025]作为本专利技术的正装聚合物太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述步骤1中对阳极ITO基底进行预处理，所述预处理包括：清洗、干燥和UVO处理。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术通过直接在活性层配方中加入工艺助剂的方式，成功地同时提高太阳能电池光活性层的拉伸性能和电学性能；并且本专利技术所使用的工艺助剂价格便宜，容易获取，在添加工艺助剂后只需要静置12小时便可以达到效果，降低了加工难度。因此本专利技术具有价格便宜、操作简便的特点，能够弥补现有技术的不足，补充领域内的空白。
附图说明
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0029]图1为本专利技术的正装太阳能电池器件结构图，从上至下依次为Ag电极、PFN
‑
Br阴极传输层、光活性层、PEDOT：PSS阳极传输层、ITO阳极。
[0030]图2为所使用的电子给体J52
‑
2F与所使用的电子受体N2200的化学结构式。
具体实施方式
[0031]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图及实施例对本申请的具体实施方式做详细的说明。
[0032]所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0033]其次，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0034]再其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的三维示意图会不依照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，并不代表实际制作过程中涉及到材料的三维尺寸，其在此不应限制本申请保护的范围。
[0035]实施例1
[0036]本申请实施例提供一种正装聚合物太阳能电池，结构图参见图1，其由以下步骤制得：
[0037]S1：将电子给体J52
‑
2F 6mg，电子受体N2200 3mg加入0.9mL主溶剂氯仿中，形成总浓度为10mg/mL的光活性层溶液前体；
[0038]S2：向光活性层溶液前体中加入0.0045mL乙腈，体积分数为光活性层溶液前体的0.5％，形成光活性层溶液；
[0039]S3：将光活性层溶液静置12h；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高光活性层拉伸性能和电学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将电子给体粉末和电子受体纤维加入主溶剂中，形成光活性层溶液前体；S2：将工艺助剂加入光活性层溶液前体中形成光活性层溶液；S3：将光活性层溶液静置；S4：将静置后的光活性层溶液在阳极界面层上旋涂成膜后，进行退火处理，得到光活性层；步骤S2中所述工艺助剂选用乙腈，化学式为CH3CN。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述电子给体粉末为J52
‑
2F，所述电子受体纤维为N2200，所述主溶剂为氯仿，化学式为CHCl3。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中光活性层溶液前体中电子给体和电子受体的总浓度为8
‑
12mg/mL，步骤S2中所述工艺助剂的体积分数为0.5％
‑
5％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述静置的时间为12小时；步骤S4中所述退火处理的温度在75℃
‑
140℃，时间为10
‑
12min。5.一种正装聚合物太阳能电池，包括阳极导电层、阳极界面层、光活性层、阴极界面层和金属电极，其特征在于，所述光活性层为按照权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩艳春，关健，张强，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：