技术领域
[0001] 本
发明涉及光伏电池技术领域，具体地是涉及一种有机光电池。
背景技术
[0002] 有机
太阳能电池是20世纪90年代发展起来的新型
太阳能电池，它是以有机
半导体作为实现光电转换的活性材料。与无机太阳能电池相比，它具有成本低、厚度薄、
质量轻、制造工艺简单、可做成大面积柔性器件等优点，具有广阔的发展和应用前景，已成为当今新材料和新
能源领域最富活
力和生机的研究前沿之一。
[0003]
有机太阳能电池是成分全部或部分为有机物的太阳能电池，他们使用了导电
聚合物或小分子用于光的吸收和电荷转移。有机物的大量制备、相对价格低廉，柔软等性质使其在光伏应用方面很有前途。通过改变聚合物等分子的长度和官能团可以改变有机分子的
能隙，有机物的摩尔
消光系数很高，使得少量的有机物就可以吸收大量的光。但是相对于无机太阳能电池，有机太阳能电池的主要缺点是较低的
能量转换效率，
稳定性差。
[0004] 因此，本发明的
发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
[0005] 本发明旨在提供一种有机光电池，其可以具有较高的能量转换效率和稳定性。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0007] 一种有机光电池，包括至少一个反式
单层元件，所述反式单层元件包括第一
电极、第二电极以及位于二者之间的
电子传递层、光
活性层和电洞传递层，其中所述第一电极和第二电极中至少一个具有光学透明性；所述第一电极为
银金属电极，所述第二电极为ITO电极，所述光活性层由P型高分子半导体材料制备而成。
[0008] 优选地，所述光活性层由PV2000材料制备而成。
[0009] 优选地，所述光活性层由PV2000:PC60BM材料制备而成。
[0010] 优选地，所述光活性层由PV2000:PC70BM材料制备而成。
[0011] 优选地，还包括
基板，所述反式单层元件设置在所述基板上。
[0012] 优选地，还包括阻
水氧保护层，其设置在所述第一电极上。
[0013] 优选地，所述基板为PET软性塑料基板。
[0014] 优选地，所述第一电极和所述第二电极均具有光学透明性。
[0015] 优选地，所述反式单层元件的厚度在250-300nm之间。
[0016] 采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
[0017] 本发明所述的有机光电池，反式单层元件
热稳定性可达110℃以上，于80℃/65％RH大气测试环境下，无明显劣化现象发生；模拟
光源元件稳定性测试大于20,000小时，相当于七年使用寿命。即该电池在光电转换效率、制程加工性、制程可靠性及操作稳定性上较传统的电池获得了显著的提升，也将促使有机
薄膜光伏电池成为迎向绿色环保能源的新一扇窗。
附图说明
[0018] 图1为本发明所述的有机光电池的结构示意图；
[0019] 图2为反式单层元件的热稳定性测试结果图；
[0020] 图3为反式单层元件于80℃/65％RH稳定性测试结果图；
[0021] 图4为反式单层元件的光浸泡老化测试结果图。
[0022] 其中：1.第一电极，2.第二电极,3.电子传递层,4.光活性层，5.电洞传递层。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明。
[0024] 如图1所示，为符合本发明的一种有机光电池，包括至少一个反式单层元件，所述反式单层元件包括第一电极1、第二电极2以及位于二者之间的电子传递层3、光活性层4和电洞传递层5，其中所述第一电极1和第二电极2中至少一个具有光学透明性；所述第一电极1为银金属电极，所述第二电极2为ITO电极，所述光活性层4由P型高分子半导体材料制备而成。其基本原理在于：吸收光能后产生
激子(电洞和电子对)，而后电洞和电子对分离，传送至相应的电极。
[0025] 优选地，所述光活性层4由PV2000材料制备而成。PV2000具有良好的大气制程稳定性，可采用各种湿式印刷制程技术，涂布在软性PET塑胶基材上，由于达成最佳性能表现的薄膜厚度可达到250-300nm，在溶液涂布制程上具有良好的均匀性控制及再现性。PV2000所制作的单层元件热稳定性可达110℃以上，于80℃/65％RH大气测试环境下，无明显劣化现象发生；模拟光源(1,000W/m2)元件稳定性测试大于20,000小时，相当于七年使用寿命。以狭缝涂布方式所完成PV2000:PC70BM的元件模组(有效面积23.7cm2)，经美国Newport认证可达7.56％。由于在光电转换效率、制程加工性、制程可靠性及操作稳定性上获得显著的提升，PV2000无论在产品性能、价格及普遍应用性均可得到全方位的竞争优势，也将促使有机薄膜光伏电池成为迎向绿色环保能源的新一扇窗。PV2000是
现有技术中的一种材料，该材料已经投放市场，如美商Polyera公司已经在销售该材料。
[0026] 优选地，还包括基板，所述反式单层元件设置在所述基板上。
[0027] 优选地，还包括阻水氧保护层，其设置在所述第一电极1上。
[0028] 优选地，所述基板为PET软性塑料基板。软性塑料基板的使用也使得电池整体的柔韧性更强，适合各种弯曲场合的需要。
[0029] 优选地，所述第一电极1和所述第二电极2均具有光学透明性。两面透光在保证光能充分吸收的前提下，对于一些光照需求较高的场合尤为适用。
[0030] 优选地，所述反式单层元件的厚度在250-300nm之间。
[0031] 为了提高光电转换效率，本实施例采用P型及N型
有机半导体混掺方式，借以提高吸收光能量后所产生的激子(电子-电洞对)更容易扩散至界面形成电荷分离，来克服有机半导体电子-电洞对低生命期的问题。为了提高元件稳定性，主要以反式单层元件结构为主，以ITO为
阴极，加上电子传递层3后，然后涂上光活性层4及电洞传递层5，最后再
镀上较稳定的银金属作为
阳极；相较于正型元件以
钙金属或
铝金属作为电极，反式元件具有更佳的元件寿命及效率稳定性。
[0032] 为了实现真正绿色环保，并且提高元件制作再现性，天光材料科技公司以低能隙P型高分子半导体材料技术为主体，开发出一系列新颖性P型高分子半导体材料，其中PV2000(是现有技术中的已知材料，该材料已经投放市场，如美商Polyera公司、德国Belectric公司已经在销售和使用该材料)搭配PC60BM或PC70BM，即PV2000:PC60BM或PV2000:PC70BM材料，采用不含氯
溶剂所制作的反式单层元件，本实施例优选使用。其经美国Newport认证光电转换效率可达10.36％(Voc 0.81V、Jsc 17.1mA/cm2、FF 0.75)，可在大气下进行元件制作，墨水及基材均不需加热，可适用于旋转涂布(spin coating)，
刮涂(blade coating)，狭缝涂布(slot die coating)等制程，因采用相对较厚的薄膜250-300nm，在薄膜制程控制上更具有可靠性及竞争力；特别是PV2000可使用的分子量分布范围特别宽广，且在材料合成制造上可采用连续式生产流程，所生产的材料及元件具备极佳再现性及稳定性，整体而言更具成本竞争性。
[0033] 在稳定性方面，图2系PV2000:PC60BM材料所制作的反式单层元件，使用加热板在空气中加热(湿度约60-70％RH)，在目标
温度下稳定5分钟后，在STC 1sun光照条件下所收集的数据，由测试结果显示，所制作的反式元件可耐热达100℃以上。图3系PV2000:PC60BM所制作的反式元件于80℃/65％RH大气测试环境下，在STC 1sun光照条件下所收集的数据，由测试结果显示，经10小后仍无明显的劣化现象发生。图4为PV2000:PC70BM所制作反式元2
件经上下玻璃封装后，在
金属卤化物灯100mW/cm连续照射下，所完成的光浸泡老化(light soaking)试验，由测试结果显示，经20,000小时仅衰减约10％，以一天7-8小时照射时间来计算，相当于七年使用寿命。
[0034] 在一实施例中，在PET软性基板上所完成的PV2000:PC60BM半透明软性有机薄膜光电池，有效面积29.25cm2，光电转换效率可达5％。
[0035] 有机薄膜光电池是唯一在形状、
颜色和透明度表现上，可自由变换的光伏电池技术，尤其在室内光源可有效运用的情况下，不仅可取代高污染性的一次性干电池和钮扣电池，成为消费电子的绿色环保能源，同时能够结合
物联网及无线充电装置，作为智能家居及办公室装置应用，是一种更能贴近消费者的永续洁净能源技术。本实施例所述的高效率光活性主动层材料，因合成步骤较少、再现性佳及产率高，因此特别具有竞争力，同时具有高溶解性及易加工性，在大气及室温下以卷对卷湿式印刷制程，在PET基材上所制作的大面积软性有机薄膜光伏电池，不仅在性能表现领先全球，更可以满足工业制程上对环保及低成本的要求。
[0036] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明
申请范围所作的任何等同变化，均应仍处于本发明的
专利涵盖范围之内。
