本发明专利技术公开了一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，依次由衬底、阴极、阴极界面层、光活性层，和阳极层叠构成，所述阴极界面层的材料为含有苯氧基取代苝酰亚胺基团的小分子化合物，或者为含有苯氧基取代苝酰亚胺基团的聚合物。本发明专利技术可大幅提高倒置结构的聚合物本体异质结太阳电池的性能；本发明专利技术采用溶液加工技术，制备工艺简单，制作成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机半导体光电器件领域，特别涉及一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池。
技术介绍
随着人类社会的不断进步，生活水平的不断提高，对能源需求的高速增长，全球能源危机日益严峻。同时出于保护地球环境等需要，人们把越来越多的目光投向了太阳能、氢能等可再生能源。基于光伏效应将太阳能转化为电能的太阳电池一直是国内外研究的热点，今后将成为可再生新能源的重要组成部分。目前，市场上成熟的太阳电池主要为基于单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、磷化铟以及多晶膜化合物半导体等无机太阳能电池，但是由于无机半导体太阳电池对材料纯度的要求非常高，且价格昂贵，因此其应用受到很大限制。有机光伏现象早在1958年就被发现，利用有机半导体制备光伏器件首先在1986年取得突破，使人们初 步看到了有机太阳电池的应用前景。然而，目前有机太阳电池的最高能量转换效率为9%左右，距离商业化还有一段较大的距离。因此，有机太阳电池的研究也面临很大的挑战，只有获得高效率更高，性能稳定的器件，才能其商业化的生产，应用于目前无机太阳电池所应用的所有领域。为了提高其能量转换效率，众多的化学家、物理学家和材料学家从材料合成、器件结构、器件制备等角度入手，对聚合物太阳电池进行了深入的研究。目前，聚合物本体异质结太阳电池还存在一些问题，使其性能受到制约，这些挑战主要包括:1)作为P型半导体和光活性层的聚合物材料多为无定形结构，结晶度较低，分子间作用力较弱，光生载流子主要在分子内的共轭键上运动，而在分子间的迁移则比较困难，从而导致材料的载流子迁移率较低(K^cm2^1^1)，光生载流子在被收集形成外电流之前容易发生复合而损耗。因此，造成器件的短路电流和填充因子偏低；2)大部分共轭聚合物的吸收波段都集中在可见光范围，活性层的光谱响应范围比较窄，对红外区域的太阳辐射利用率较低，导致电池的响应光谱与太阳能地面辐射不匹配。因此，对太阳光的利用率比较低，影响能量转换效率；3)聚合物本体异质结太阳电池还存在一个技术上的瓶颈，高的开路电压和对太阳光宽范围的吸收很难以同时兼得。这是因为，器件的开路电压V。。，内建电势Vbi由给体材料的最高占有轨道(HOMO)能级和受体材料的最低未占有轨道(LUMO)能级的差值确定。要提高器件的开路电压，往往要降低给体材料的最高占有轨道(HOMO)能级(因为受体材料的LUMO能级相对能够改动的空间不大)，这就意味着给体材料的带隙变宽，与太阳光谱的匹配程度下降。4)在器件稳定性及寿命方面，与实用化的要求相比，还有很大的差距。一般来说，常规聚合物本体异质结太阳电池的结构由衬底、阳极及其缓冲层、光活性层和阴极依次层叠构成。简单而言，就是阳极在玻璃衬底上，阴极在外表面上，由最后的镀膜制备工序制备。最近，一种倒置结构的聚合物本体异质结太阳电池器件结构也被发展出来，即器件依次由玻璃衬底、阴极、阴极界面层、光活性层，和阳极依次层叠构成，阴极界面层采用含有极性基团或离子性基团的极性单元的共轭聚合物，或者其对应的聚电介质构成，可以显著提高器件的光电转换效率与稳定性(参考本申请人等2011年的中国专利技术专利申请书，申请号:201110309043.4，一种倒置结构的聚合物本体异质结太阳电池及其制备方法)。但是含有极性基团或离子性基团的极性单元的共轭聚合物在水或醇中很难配制均匀的溶液，需要使用适量的有机酸来促进聚合物的溶解；而酸性物质的引入，对电极有一定的腐蚀作用，对器件长时间稳定性有一定影响。另外，聚合物性质受合成条件的影响比较明显，不同的反应批次得到的聚合物性质会有一定的差异。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，大幅提高了倒置结构的聚合物本体异质结太阳电池的性能。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，依次由衬底、阴极、阴极界面层、光活性层，和阳极层叠构成，所述阴极界面层的材料为含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的小分子化合物，或者为含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的聚合物。所述苯氧基取代茈酰亚胺基团具有以下结构:权利要求1.一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，依次由衬底、阴极、阴极界面层、光活性层，和阳极层叠构成，其特征在于，所述阴极界面层的材料为含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的小分子化合物，或者为含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的聚合物。2.根据权利要求1所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述苯氧基取代茈酰亚胺基团具有以下结构:3.根据权利要求1所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阴极界面层由以下方法制得: 将含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的小分子化合物，或者含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的聚合前体在溶剂中制备成溶液，溶液浓度为0.0001-0.10克/立方厘米，将所述溶液采用旋涂、刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、丝网印刷、印刷、喷墨打印或原位聚合的方式在阴极上形成阴极界面层。4.根据权利要求1所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阴极界面层由以下方法制得:将含有苯氧基取代茈酰亚胺基团的小分子聚合前体溶液采用旋涂、刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、丝网印刷、印刷或喷墨打印的方式在阴极上形成薄膜后，利用原位聚合形成阴极界面层。5.根据权利要求1所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述光活性层由电子给体材料和电子受体材料组成。6.根据权利要求5所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述电子给体材料为共轭聚合物或有机小分子。7.根据权利要求6所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述电子受体材料为C60、C60的衍生物、C70、C70的衍生物、无机半导体材料中的一种。8.根据权利要求7所述的倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，其特征在于，所述光活性层由以下方法制得:由电子给体材料和电子受体材料叠层形成或者将电子给体材料和电子受体材料在有机溶剂中组成混合溶液，经旋涂、刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、丝网印刷、印刷或喷墨打印方式形成光 活性层。全文摘要本专利技术公开了一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，依次由衬底、阴极、阴极界面层、光活性层，和阳极层叠构成，所述阴极界面层的材料为含有苯氧基取代苝酰亚胺基团的小分子化合物，或者为含有苯氧基取代苝酰亚胺基团的聚合物。本专利技术可大幅提高倒置结构的聚合物本体异质结太阳电池的性能；本专利技术采用溶液加工技术，制备工艺简单，制作成本低。文档编号H01L51/46GK103208588SQ201310088849公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日专利技术者解增旗, 吴宏滨, 肖标, 张文强, 马於光, 曹镛 申请人:华南理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种倒置结构的有机/聚合物太阳能电池，依次由衬底、阴极、阴极界面层、光活性层，和阳极层叠构成，其特征在于，所述阴极界面层的材料为含有苯氧基取代苝酰亚胺基团的小分子化合物，或者为含有苯氧基取代苝酰亚胺基团的聚合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：解增旗，吴宏滨，肖标，张文强，马於光，曹镛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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