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一种平面 异质结 太阳能光电池

阅读：507发布：2020-05-23

专利汇可以提供一种平面异质结太阳能光电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于光电技术领域，具体为一种平面异质结太阳能光电池，包括透明导电阳极 (1)，其特征在于：透明导电阳极(1)上层叠的设置有阳极缓冲层（2），所述的阳极缓冲层（2）上层叠的设置有给体层（3），所述给体层（3）上层叠的设置有激子拆解层（4），所述激子拆解层（4）上层叠的设置有受体层（5），所述的受体层（5）上层叠的设置有阴极缓冲层（6），所述的阴极缓冲层（6）上层叠的设置有反射阴极（7），所述的激子拆解层（4）的HOMO能级比给体层（3）的HOMO能级高0.2eV以上，所述的激子拆解层（4）的LUMOO能级比受体层（5）的LUMO能级低0.2eV以上，所述的激子拆解层（4）的厚度为2-5 nm。，下面是一种平面异质结太阳能光电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种平面异质结太阳能光电池，包括透明导电阳极(1)，其特征在于：透明导电阳极(1)上层叠的设置有阳极缓冲层（2），所述的阳极缓冲层（2）上层叠的设置有给体层（3），所述给体层（3）上层叠的设置有激子拆解层（4），所述激子拆解层（4）上层叠的设置有受体层（5），所述的受体层（5）上层叠的设置有阴极缓冲层（6），所述的阴极缓冲层（6）上层叠的设置有反射阴极（7），所述的激子拆解层（4）的HOMO能级比给体层（3）的HOMO能级高0.2eV以上，所述的激子拆解层（4）的LUMOO能级比受体层（5）的LUMO能级低0.2eV以上，所述的激子拆解层（4）的厚度为2-5 nm。
2.根据权利要求1所述的一种平面异质结太阳能光电池，其特征在于：所述的透明导电阳极(1)为ITO导电玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种平面异质结太阳能光电池，其特征在于：所述的阳极缓冲层（2）为PEDOT:PSS或者高功函数的透明金属氧化物，PEDOT:PSS为30-50 nm，高功函数的透明金属氧化物的厚度为2-20 nm。
4.根据权利要求1所述的一种平面异质结太阳能光电池，其特征在于：所述的给体层（3）为金属酞菁染料，包括但不限于CuPc、ZnPc和PbPc，所述的给体层（3）厚度为10-30 nm。
5.根据权利要求1所述的一种平面异质结太阳能光电池，其特征在于：所述的受体层（5）为富勒烯及其衍生物，包括但不限于C60和C70，受体层（5）的厚度为30-50 nm。
6.根据权利要求1所述的一种平面异质结太阳能光电池，其特征在于：所述阴极缓冲层（6）为BCP、Alq3、PTCBI中的任意一种，阴极缓冲层（6）的厚度为10 nm，所述的反射阴极（7）为Al或者Ag，反射阴极（7）的厚度为90 nm。

说明书全文

一种平面异质结 太阳能光电池

技术领域

[0001] 本实用新型属于光电技术领域，具体为一种平面异质结太阳能光电池。

背景技术

[0002] 有机太阳能电池由于成本低、质量轻、制备工艺简便、有机材料柔韧性好、材料来源广泛等优点而具有潜在的应用价值，是太阳能发展的新方向。传统的平面异质结太阳能光电池中激子的拆解界面为给体层和受体层的异质结界面，由于只有一个界面，限制了激子拆解效率和平面异质结太阳能光电池的能量转换效率。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的在于提供一种平面异质结太阳能光电池，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

[0005] 一种平面异质结太阳能光电池，包括透明导电阳极，其特征在于：透明导电阳极上层叠的设置有阳极缓冲层，所述的阳极缓冲层上层叠的设置有给体层，所述给体层上层叠的设置有激子拆解层，所述激子拆解层上层叠的设置有受体层，所述的受体层上层叠的设置有阴极缓冲层，所述的阴极缓冲层上层叠的设置有反射阴极，所述的激子拆解层的HOMO能级比给体层的HOMO能级高0.2eV以上，所述的激子拆解层的LUMOO能级比受体层的LUMO能级低0.2eV以上，所述的激子拆解层的厚度为2-5 nm。

[0006] 作为优选的，所述的透明导电阳极为ITO导电玻璃。

[0007] 作为优选的，所述的阳极缓冲层为PEDOT:PSS或者高功函数的透明金属氧化物，PEDOT:PSS为30-50 nm，高功函数的透明金属氧化物的厚度为2-20 nm。

[0008] 作为优选的，所述的给体层为金属酞菁染料，包括但不限于CuPc、ZnPc和PbPc，所述的给体层厚度为10-30 nm。

[0009] 作为优选的，所述的受体层5为富勒烯及其衍生物，包括但不限于C60和C70，受体层5的厚度为30-50 nm。

[0010] 作为优选的，所述阴极缓冲层为BCP、Alq3、PTCBI中的任意一种，阴极缓冲层的厚度为10 nm，所述的反射阴极为Al或者Ag，反射阴极的厚度为90 nm。

[0011] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在传统的平面异质结电池中引入了激子拆解层，激子拆解层的引入一方面可以与給体层形成异质结界面，给体层中形成的激子可以在此界面发生拆解，另一方面，激子拆解层的引入可以与受体层形成异质结界面，受体层中形成的激子也可以在此界面发生拆解，也就是将平面异质结电池的激子拆解界面从原来的给体和受体之间的一个异质结界面增加到两个，大幅增加了激子拆解效率，有利于提高电池的能量转换效率。附图说明

[0012] 图1为本实用新型整体结构示意图；

[0013] 图2为本实用新型中界面能级结构示意图。

[0014] 图中：1-透明导电阳极，2-阳极缓冲层，3-给体层,4-激子拆解层,5-受体层,6-阴极缓冲层，7-反射阴极，图2中的星形为两个激子拆解界面。

具体实施方式

[0015] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0016] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0017] 请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种平面异质结太阳能光电池，包括透明导电阳极1，所述的透明导电阳极1为ITO导电玻璃，透明导电阳极1上层叠的设置有阳极缓冲层2，所述的阳极缓冲层2为PEDOT:PSS或者高功函数的透明金属氧化物，PEDOT:PSS为30-50 nm，高功函数的透明金属氧化物的厚度为2-20 nm，所述的阳极缓冲层2上层叠的设置有给体层3，所述的给体层3为金属酞菁染料，包括但不限于CuPc、ZnPc和PbPc，所述的给体层3厚度为10-30 nm，所述给体层3上层叠的设置有激子拆解层4，所述的激子拆解层
4的HOMO能级比给体层3的HOMO能级高0.2eV以上，所述的激子拆解层4的LUMOO能级比受体层5的LUMO能级低0.2eV以上，所述的激子拆解层4的厚度为2-5 nm，所述激子拆解层4上层叠的设置有受体层5，所述的受体层5为富勒烯及其衍生物，包括但不限于C60和C70，受体层
5的厚度为30-50 nm，所述的受体层5上层叠的设置有阴极缓冲层6，所述阴极缓冲层6为BCP、Alq3、PTCBI中的任意一种，阴极缓冲层6的厚度为10 nm，所述的阴极缓冲层6上层叠的设置有反射阴极7，所述的反射阴极7为Al或者Ag，反射阴极7的厚度为90 nm。

[0018] 工作原理：太阳光从透明导电阳极一侧射入电池的内部，到达给体层3和受体层5，被给体层3和受体层5吸收，在给体层3和受体层5中形成光生激子，给体层3光生激子在浓度梯度差的作用下扩散到给体层3和激子拆解层4，在界面能级差的左右下，光生激子发生解离，形成电子和空穴，电子和空穴在器件内建电场或者外加电场的作用下，分别向阴极和阳极运动，并被阴极和阳极收集，形成光生电流，受体层5中的光生激子在浓度梯度差的作用下扩散到受体层5和激子拆解层4，在界面能级差的左右下，光生激子发生解离，形成电子和空穴，电子和空穴在器件内建电场或者外加电场的作用下，分别向阴极和阳极运动，并被阴极和阳极收集，形成光生电流。由于激子拆解层4的引入，增加了激子拆解界面，可以提高电池的能量转换效率。由于要求所述的激子拆解层4的HOMO能级比给体层3的HOMO能级高0.2eV以上，所述的激子拆解层4的LUMOO能级比受体层5的LUMO能级低0.2eV以上，从而保证了激子的拆解效率，由于要求激子拆解层4的厚度为2-5 nm，在保证形成双激子拆解界面的同时不会引入较大的电阻，保证电荷的有效传输和收集。

[0019] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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