[发明专利]一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，该太阳能电池采用反型结构，包括从下往上依次设置的衬底层、ITO透明导电阴极层、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层、金属阳极层；所述光活性层为电子给体材料、电子受体材料及有机绝缘材料混合形成的薄膜结构电子给体材料重量百分比为：39‑39.5％；电子受体材料重量百分比为：58‑60％；有机绝缘材料重量百分比为：0.5‑3％。同时本发明还公开了该厚膜有机太阳能电池的制备方法。本发明掺入的有机绝缘材料使易团聚的热结晶材料更均匀的分散在溶液中，使活性层材料在室温下的胶状转变成液态，进而能够在室温下制备，简化了制备工艺，有利于实现大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，属于新能源太阳能电池领域；具体涉及一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池；同时，本发明还公开了该厚膜有机太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着全球能源需求的急剧增长，人类社会正面临着严峻的能源危机和环境恶化等社会问题，社会的发展对能源的需求量不断增加，但是传统能源的储量十分有限。同时，传统能源的使用也造成了非常严重的环境问题，包括大气污染、水污染、温室效应以及PM2.5等热点问题。太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率5％，每年发电量就可达5.6×1012千瓦/小时。在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。根据太阳能电池光活性层材料的性质的不同，可以将光活性层材料分为无机半导体材料和有机半导体材料。无机半导体材料由于发展起步早，研究比较广泛，基于无机半导体材料的无机太阳能电池在太阳能电池应用中占据了主导地位。但是无机半导体材料本身有其不足之处，比如加工工艺非常复杂、材料要求苛刻、不易进行大面积柔性加工、某些材料具有毒性等，这些缺点制约了无机太阳电池的进一步发展。与无机半导体材料相比，基于有机半导体材料的有机太阳能电池，不仅具有与无机太阳能电池相同的最高理论光电转换效率,而且还具有质量轻、可湿法成膜、能加工成特种形状、易制成柔性器件、甚至可以实现全塑料化等显著优势，目前己经成为国内外研究的热点之一，也是解决能源危机的希望所在。

然而，与无机太阳能电池已经大规模生产相比，有机太阳能电池由于其目前的光电转换效率还相对较低，其商用化还尚需时日。在各种提高有机太阳能电池光电转换效率的措施中，由于厚膜体系的有机太阳能电池能吸收更多的光，产生更多的激子，从而能极大的提高器件的光电转换效率，因此受到人们的普遍关注。但是用于制备厚膜有机太阳能电池传统的活性层PffBT4T-2OD：PC₇₁BM薄膜的粗糙度大，电子给体(PffBT4T-2OD)的团聚严重，并且活性层的结晶性随着温度的变化而变化，使得其结晶和形貌难以调控，更困难的是基于PffBT4T-2OD：PC₇₁BM的活性层溶液在室温下为胶状，必须加热到很高的温度才能很好的制备成膜，这种高温制备工艺不但会破坏其他功能层，而且与在低温下的印刷工艺是不兼容的，难以实现大规模生产。因此，通过优化活性层的制备工艺，减少活性层中的缺陷，将活性层厚度提升至便于工业化生产的量级，以及进一步提升器件的光电转换效率，是目前有机太阳能电池领域研究的重点及难点之一。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，从而解决了以往有机太阳能电池中热结晶材料在低温下难以成膜的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，该太阳能电池采用反型结构，包括从下往上依次设置的衬底层、ITO透明导电阴极层、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层、金属阳极层；

所述光活性层为电子给体材料、电子受体材料及有机绝缘材料混合形成的薄膜结构

其中，

电子给体材料重量百分比为：39-39.5％；