[发明专利]飞秒激光诱导的有机太阳能电池材料在红光波段吸收增强的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机太阳能电池领域，具体涉及一种利用飞秒激光诱导的有机太阳能电池材料在红光波段吸收增强的方法。

背景技术

有机材料是开发有机太阳能电池器件的关键，材料的特性从本质上决定了器件的光电转化效率，其中主要影响因素包括：材料对太阳光的吸收效率，光致激子在材料中的迁移效率，光致激子在材料中分离成光电荷的效率，产生的光电荷在材料中的传输效率，以及材料和电极界面接触及功函数匹配导致的电荷收集效率等等。它通常包括小分子材料和高分子材料两类。然而，无论是小分子还是高分子有机太阳能电池材料对于太阳光谱的吸收都主要局限于绿光波段，对于红光波段太阳光谱的利用效率比较低。这在本质上限制了有机材料对太阳光谱的利用，从而限制了有机太阳能电池的效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用飞秒激光诱导有机材料，使有机材料分子间的作用进行调制的方法，从而实现有机太阳能电池材料在红光波段吸收增强的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种利用飞秒激光诱导的有机太阳能电池材料在红光波段吸收增强的方法，将有机材料溶液暴露在一定强度的飞秒激光光束中一段时间，观察到有机溶液颜色明显变暗，具体包括以下步骤：

1)将有机太阳能电池材料充分溶解于有机溶剂中，浓度为1-25mg/ml，制备成有机溶液；

2)将步骤1)中配制的有机溶液，用移液器转移到比色皿中，盖盖并用封口膜密封；

3)将步骤2)中得到的密封的有机溶液暴露在飞秒激光光束中1min到60min，看到有机溶液颜色变暗，飞秒激光单位面积上的能量为10-20mW/mm²。

进一步，所述有机太阳能电池材料为半结晶聚合物有机材料。

进一步，所述有机溶剂为极性有机溶剂。

进一步，用于装有机溶液的比色皿厚度应限制在mm量级，使整个池子中溶液均匀暴露在飞秒激光下，受照射的强度在空间上均匀分布；减少溶液不均匀度对吸收光谱测试的影响。

进一步，飞秒激光与有机溶液作用时间应与有机溶液浓度、飞秒激光光束单位面积强度满足如下正比关系：

且飞秒激光作用时间不可超过有机材料所能承受的最大作用时间，以免破坏材料特性。

进一步，半结晶聚合物有机材料为P3HT。

进一步，极性有机溶剂为氯仿。

本发明具有如下优点：

1)本发明要求的工艺简单，制备周期短，可实现大批量吸收增强的有机材料的制备；

2)本发明通过选用不同的有机材料，可以实现对不同的有机材料材料吸收的增强；

3)本发明可以通过改变有机溶液暴露在飞秒激光下时间的长短和飞秒激光单位面积的强度来调制有机溶液吸收增强的程度；

4)本发明容易实现，重复性好。

附图说明

图1为1mg/ml的P3HT氯仿溶液在强度为15mW/mm²的飞秒激光照射下，吸收光谱随照射时间的动态变化，其中，每条吸收光谱谱线的测试时间间隔为100s，共32条谱线。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于该实施例。

本发明提供一种利用飞秒激光诱导的有机太阳能电池材料在红光波段吸收增强的方法，包括以下步骤：

1)将有机太阳能电池材料P3HT充分溶解于氯仿溶剂中，浓度为1mg/ml，制备P3HT氯仿溶液；

2)将步骤1)中制备的P3HT氯仿溶液，用移液器转移到比色皿中，盖盖并用封口膜密封；

3)将步骤2)中得到的密封的P3HT氯仿溶液暴露在波长为400nm的钛宝石晶体飞秒激光器产生的飞秒激光光束中，看到有机溶液颜色变暗，飞秒激光单位面积上的能量为15mW/mm²，并将其持续暴露在飞秒激光光束中50min。

4)通过动态测试有机溶液的吸收光谱，观察到溶液在550nm到650nm波段的吸收强度随光照时间的增加逐渐增强。测得的吸收光谱如附图1所示。