专利汇可以提供入射光强度可调的有机太阳能电池及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种入射光强度可调的有机 太阳能 电池 及其制备方法,本发明器件包括 光致发光 层、透明衬底、透明 电极 、空穴注入层、给体层、受体层、 电子 传输层和电极 阴极 。给体层是窄带系具强吸收的传统有机 太阳能电池 材料,受体层是非 富勒烯 或传统电子传输材料。本发明器件通过精选光致 发光层 并沉积于透明衬底一侧。通过太阳光对光致发光层的激发,发射出蓝光、绿光或黄光, 有机太阳能电池 额外增加的 光子 将增强入射光强度。且通过对光致发光层 煅烧 ,可得到不同强度的光致发光强度,从而调节太阳光 光谱 。该器件在无其他额外聚光板、反射/折射板及微纳结构的情况下,用一种简单的方法增加入射光强度,且可调。此器件超薄,制备工艺简单,设备要求低。,下面是入射光强度可调的有机太阳能电池及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:从下到上依次由光致发光层(1)、透明衬底(2)、透明导电阳极(3)、空穴注入层(4)、给体层(5)、受体层(6)、电子传输层(7)和电极阴极层(8)结合组成,所述给体层(5)采用设定吸收范围的窄带系具强吸收的有机太阳能电池材料中的任意一种材料或任意几种混合材料制成,所述受体层(6)采用非富勒烯及衍生物或设定能级的电子传输材料中的任意一种材料或任意几种混合材料制成,所述光致发光层(1)的厚度为5-20nm,所述光致发光层(1)的材料是宽带隙且吸收紫外光而发射可见光的各种空穴传输材料和电子传输材料中的任意一种材料或任意几种材料,或包括量子点发光材料、荧光发光材料和磷光发光材料中的任意一种或任意多种,外置光致发光层吸收紫外光发射蓝光、绿光或黄光从而额外增加入射光子数量;光致发光层置于基板非导电一端,能级和空穴/电子传输特性不受限制;所述光致发光层在50-200℃之间进行设定时间的煅烧,得到具有不同尺寸纳米晶体的光致发光层。
2.根据权利要求1所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述透明衬底(2)及透明导电阳极(3)所组成的基板的厚度为100-150nm,所述空穴注入层(4)的厚度为5-
10nm,所述给体层(5)的厚度为10-60nm,所述受体层(6)的厚度为30-50nm,所述电子传输层(7)的厚度为5-10nm,所述电极阴极层(8)的厚度为80-100nm。
3.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:作为所述光致发光层(1)的材料成分,空穴传输材料为5,10,15-tribenzyl-5H–diindolo[3,2-a:3’,
2’-c]-carbazole(TBDI)、N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthylphenyl)-1,1’-biphenyl-
4,4’-diamine(α-NPD)、N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthyl)-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine(NPB)、4,4’-bis-9-carbozylbiphenyl(CBP)、tris[4-(5-phenylthiophen-2-yl)phenyl]amine(TPTPA)、4,4’-bis[(N-carbazole)styryl]biphenyl(BSB-Cz)中的任意一种材料或任意几种材料;作为所述光致发光层(1)的材料成分,电子传输材料为tetrafluorotetracyanoquinodimethane(F4-TCNQ)、naphthalene1,4,5,8-dianhydride(NTCDA)、naphthalenetetracarboxylicdiimide(NTCDI)、phenylphenolato)aluminum(III)(BAlq)、tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium(Alq3)、bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]etheroxide(DPEPO)中的任意一种材料或任意几种材料;作为所述光致发光层(1)的材料成分,量子点材料为ZnO、ZnS、CdS、CdSe、CdTe中的任意一种材料或任意几种材料。
4.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述透明衬底(2)的材料为刚性玻璃材料、透明聚合物柔性材料或生物可降解的柔性材料中的任意一种材料或任意几种材料,其中所述透明聚合物柔性材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰树脂和聚丙烯酸中的任意一种材料或任意几种材料。
5.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述透明导电阳极(3)的材料为氧化铟锡(ITO)、导电聚合物poly(3,4-ethylenedioxythiophene):
poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)、石墨烯(graphene)、碳纳米管(carbonnanotubee)、金属单质、金属单质纳米线、金属合金纳米线、金属异质结纳米线中的任意一种材料或任意几种材料。
6.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述空穴注入层(4)的材料为:MoO3、V2O5、NiO2、WO3、5,10,15-tribenzyl-5H-diindolo[3,2-a:3’,
2’-c]-carbazole(TBDI)、N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthylphenyl)-1,1’-biphenyl-
4,4’-diamine(α-NPD)、N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthyl)-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine(NPB)、4,4’-bis-9-carbozylbiphenyl(CBP)、4,4’-bis[(N-carbazole)styryl]biphenyl(BSB-Cz)中的任意一种材料或任意几种材料。
7.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述给体层(5)的材料为主要吸收蓝绿光、黄光及红光区可见光的荧光材料和红光磷光材料中的任意一种材料或任意几种材料,其中所述主要吸收蓝绿光、黄光及红光区可见光的荧光材料为boronsubphthalocyaninechloride(SubPc)、copperphthalocyanine(CuPc)、chloroaluminiumphthalocyanine(ClAlPc),zincphthalocyanine(ZnPc)、titanylphthalocyanine(TiOPc)、platinum(II)phthalocyanine(PtPc)、metalfreephthalocyanine(H2Pc)、leadphthalocyanine(PbPc)、Pentacene、tetracene、anthracene、rubrene、bis[2-(4-tertbutylphenyl)benzothiazolato-N,C2’]iridium(acetylacetonate)(t-bt)2Ir(acac),4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran(DCJTB)、tetraphenyldibenzoperiflanthene(DBP)、rubrene、Polythiophene(PT)、poly(3-hexylthiophene)(P3HT)、Poly(p,p’-biphenol)(PBP)、poly(2,5-thienylenevinylene)(PTV)中的任意一种材料或任意几种材料;其中所述红光磷光材料为bis[2-(2’-benzothienyl)pyridinato-N,C3’](aeetylaeetonate)iridium(Btp2Ir(acac)和tris[1-phenylisoquinolinato-C2,N]iriium(Ⅲ)(Ir(piq)3)中的任意一种材料或任意几种材料。
8.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:作为所述受体层(6)的材料成分,非富勒烯材料为3,4,9,10-perylenetetracarboxylicbisbenzimidazole(PTCBI)、3,4,9,10-perylenetetracarboxylicdiimide(PTCDI)、3,4,9,10-perylenetetracarboxylicdianhydride(PTCDA)、poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole(F8BT)、copperhexadecafluorophthalocyanine(F16CuPc)、zinchexadecafluorophthalocyanine(F16ZnPc)、iron(II)hexadecafluorophthalocyanine(F16FePc)、cobalt(II)hexadecafluorophthalocyanine(F16CoPc)、
copperhexachlorophthalocyanine(Cl16CuPc)、zinchexachlorophthalocyanine(Cl16ZnPc)、iron(II)hexachlorophthalocyanine(Cl16FePc)、cobalt(II)hexachlorophthalocyanine(Cl16CoPc)、hexadecafluorothiophene(DFH-6T)、hexachlorthiophene(DClH-6T)中的任意一种材料或任意几种材料;作为所述受体层(6)的材料成分,设定能级的电子传输材料为tetrafluorotetracyanoquinodimethane(F4-TCNQ)、naphthalene1,4,5,8-dianhydride(NTCDA)、naphthalenetetracarboxylicdiimide(NTCDI)、phenylphenolato)aluminum(III)(BAlq)、tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium(Alq3)、bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]etheroxide(DPEPO)中的任意一种材料或任意几种材料。
9.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述电子传输层(7)的材料为石墨烯、碳纳米管、ZnO、Cs2CO3、2,2',2”-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)(TPBi)、bathocuproine(BCP)、lithiumFluoride(LiF)、喹喔啉类化合物、含氰基的聚合物、其他含氮杂环化合物、有机硅材料、全氟化材料和有机硼材料中的任意一种材料或任意几种材料。
10.根据权利要求1或2所述入射光强度可调的有机太阳能电池,其特征在于:所述电极阴极层(8)为Au、Al、Ag、镁银合金、锂铝合金或3D打印的Au/Ag纳米墙中的任意一种材料或任意几种材料。
11.一种权利要求1所述入射光强度可调的有机太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对透明衬底及透明导电阳极所组成的基板进行清洗,清洗后用干燥氮气吹干;
2)在所述步骤1)中透明衬底的非导电一侧表面沉积光致发光层材料,当采用有机小分-3
子时,采用真空蒸镀的方法制备光致发光层,并控制真空度小于10 Pa,当采用高分子聚合物或量子点材料时,则采用旋涂、印刷或浸泡的方法制备光致发光层;
3)对在所述步骤2)中在透明衬底上制备的光致发光层在50-200℃之间进行设定时间的煅烧,得到具有不同尺寸纳米晶体的光致发光层,外置光致发光层吸收紫外光发射蓝光、绿光或黄光从而额外增加入射光子数量;光致发光层置于基板非导电一端,能级和空穴/电子传输特性不受限制;
4)采用旋转涂覆、印刷、喷涂或蒸镀方式,并采用空穴注入层材料,在所述步骤3)中的透明导电阳极表面上制备空穴注入层;
5)采用旋转涂覆、印刷、喷涂或蒸镀方式,并分别采用有机电子给体层材料和有机电子受体层材料,在所述步骤4)中制备的空穴注入层上再制备给体层,然后在给体层表面上再制备受体层,或者在所述步骤4)中制备的空穴注入层上直接制备给/受体混合层;
6)采用旋转涂覆、印刷、喷涂或蒸镀方式,并采用电子传输层材料,在所述步骤5)中制备的受体层表面上或者给/受体混合层表面上再制备电子传输层;
7)进行掩模板更换,在所述步骤6)中制备的电子传输层表面再蒸镀阴极材料,形成电极阴极层,从而制成有机太阳能电池的各功能层。
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