[实用新型]一种半透明有机太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型属于有机光电器件技术领域，具体设计一种半透明的有机太阳能电池。 

背景技术

随着煤炭、石油和天然气等非可再生资源日益枯竭，新能源特别是太阳能电池成为国内外研究关注的一个热点。在太阳能电池家族中，有机太阳能电池（organic solar cells，OSCs）由于具备柔性、质量轻、易制备以及潜在的价格低廉优势而受到广泛的关注，并且其最高效率已经超过9%。有机太阳能电池的另一特点是其吸收光谱不连续，易制成在可见光波段半透明的有机太阳能电池器件。基于这一性质，有机太阳能电池可被集成到玻璃上制备既具有光伏发电功能又在特定可见光波段透明的光伏玻璃（Photovoltaic glass，PV-Glass）。这种玻璃在光伏半透明彩色窗户、光伏建筑一体化和光伏汽车玻璃等领域具有广泛的应用前景，半透明有机太阳能电池也因此成为光伏领域中一个新的研究热点。 

有机太阳能电池的效率长期以来一直很低，这是由于当光照射到有机半导体时，有机半导体中通常不会形成自由载流子，而是形成激子(电子空穴对)。具有不同能级结构的两种有机材料的界面被认为是激子分离的地方，因此光照射形成的激子必须扩散到界面才能最大程度的分离。因此要提高有机材料对太阳光的吸收，可以采用级连结构或叠层结构，这样半透明太阳能电池的研究变得很有必要。现有一种有机太阳能电池结构如下：依次包括：Glass、ITO、载流子传输层、有机活性层、载流子传输层、透明电极，此结构存在的问题为透过率和吸光效率之间不能同时优化，同时有机活性层太薄，无法完全吸收入射光子。 

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种半透明的有机太阳能电池，利用一维光子晶体的禁带特性提高活性层吸光效率，同时利用一维光子晶体的通带特性保持电池器件的高透过率特性。 

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是： 

一种半透明有机太阳能电池，包括基底和有机太阳能电池元件，有机太阳能电池元件包含：一维光子晶体层，位于基底之上；第一透明电极层，位于一维光子晶体层之上；电池层，位于第一透明电极层之上；第二透明电极层，位于电池层之上；减反层，位于第二透明电极层之上。

进一步地，还包括相位匹配层，位于一维光子晶体层之上，第一透明电极层之下。 

进一步地，所述电池层还包含：第一载流子传输层，位于第一透明电极层之上；活性层，位于第一载流子传输层之上；第二载流子传输层，位于活性层之上。 

优选地，所述活性层为窄带隙有机物和富勒烯的衍生物PCBM的混合物。 

进一步地，所述第一载流子传输层与第二载流子传输层传输不同的载流子。第一载流子传输层为空穴传输层，同时第二载流子传输层为电子传输层；或者第一载流子传输层为电子传输层，同时第二载流子传输层为空穴传输层。 

优选地，一维光子晶体层由两种折射率不同的薄膜介质周期性排列而成。 

优选地，所述减反层为低吸收材料。 

作为本实用新型的另一个技术方案，一种半透明有机太阳能电池，包括基底和有机太阳能电池元件，有机太阳能电池元件包含：减反层，位于基底之上；第二透明电极层，位于减反层之上；电池层，位于第二透明电极层之上；第一透明电极层，位于电池层之上；一维光子晶体层，位于第一透明电极层之上。 

进一步地，还包括相位匹配层，位于一维光子晶体层之下，第一透明电极层之上。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的一种半透明的有机太阳能电池，采用的结构为：依次包括：减反层、第一透明电极层、载流子传输层、活性层、载流子传输层、第一透明电极层、相位匹配层、一维光子晶体层、基底，利用一维光子晶体在通带内具有高透过率、在禁带内具有高反射率的特点，同时优化半透明有机太阳能电池的吸光效率和器件透明度。 

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。 

图1是本实用新型的一种半透明有机太阳能电池的结构图； 

图2是本实用新型的一种半透明有机太阳能电池的一个实施例的结构图；

图3是本实用新型的一种半透明有机太阳能电池中电池层的结构图；

图4是本实用新型的一种半透明有机太阳能电池中一维光子晶体层的结构图；

图5是本实用新型的一种半透明有机太阳能电池的吸收率/透过率的曲线分布图；

图6是本实用新型第一载流子传输层为空穴传输层，同时第二载流子传输层为电子传输层的情况下的制备方法步骤；

图7是本实用新型第一载流子传输层为电子传输层，同时第二载流子传输层为空穴传输层的情况下的制备方法步骤；