[实用新型]一种基于热致变色的半透明有机太阳能电池

说明书

本实用新型涉及一种基于热致变色的半透明有机太阳能电池，该太阳能电池包括双功能层，设置于柔性热致变色衬底一侧，第一透明电极层，设置于双功能层上，聚合物PFN电子修饰层，设置于第一透明电极层上，聚合物有源层，设置于聚合物PFN电子修饰层上，第二透明电极层，设置于聚合物有源层上，其中，柔性热致变色衬底为柔性PET衬底与柔性热致变色薄膜的层叠结构。本实用新型将半透明有机太阳能电池与热致变色薄膜结合起来，实现了透明度可调以及光电转换效率可调的双重功能，并且其能够实现色温较低、高电导、高透过率以及与柔性热致变色薄膜匹配的优点。

技术领域

本实用新型涉及有机太阳能电池领域，尤其涉及一种基于热致变色的半透 明有机太阳能电池。

背景技术

近年来，随着科技的进步和人们生活水平的提高，太阳能电池的应用越来 越广泛。传统硅太阳能电池由于有源层较厚(2～4微米)，无法实现半透明，限 制其在半透明电池领域的应用。聚合物太阳能电池因为活性层厚度一般只有 100nm左右，使得其既可以实现太阳能发电又能透射太阳光，因此受到了研究 人员的广泛关注。因此，不同于传统的晶体硅太阳能电池，聚合物太阳能电池 可以实现半透明化是它的一大突出优点。通过降低半透明聚合物太阳能电池中 有源层的厚度以及使用透明导电阴极和阳极，使得半透明聚合物太阳能电池可 用于屋顶、墙面或者窗户等，进一步拓宽其应用范围。但是，半透明有机太阳 能电池的透明度无法根据外部条件变化，限制了其广泛使用。

通过热致变色调节透明度是一种改变透光率的有效方法。热致变色指某些 材料因受热发生物理变化(如脱掉结晶水、晶体结构互变、空间构型互变等)或 化学变化(分解、化合、氧化、还原等)导致分子结构、分子形态的变化，从而 导致外观上颜色变化的效应。具有这种效应的材料称为热致变色材料。

在半透明聚合物太阳能电池中引入热致变色光学结构，可以改变半透明有 机太阳能电池器件中有源层对某一波段范围内光子的俘获能力，完全不用开关 或者任何人工能源就能实现响应外部环境温度变化的全自动光电转换和光线透 过的显著优势，同时实现了颜色可调的特点。例如，加州大学伯克利分校杨培 东教授等人构建基于CsPbI_3-XBr_x材料的热致变色钙钛矿太阳能电池，这种材料 可在105℃切换成深色的钙钛矿相(高温相)，透明度约为35％；在室温情况下， 当遇到水汽时，材料就会自动切换成透明的非钙钛矿相(低温相)。然而，高 达105℃的转变温度会影响实际的产业化应用，同时多次的水汽侵入可能会破 坏其原有结构。此外，含铅材料作为玻璃涂层带来的毒性问题需要得到解决。 此外，半透明聚合物太阳能电池中常用的透明导电电极是氧化铟锡(ITO)，然 而，ITO质脆，只适合应用在玻璃等硬质基底，不适合PET等柔性基底，无法 卷对卷连续印刷生产。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的首要目的是提供 一种基于热致变色的半透明有机太阳能电池，针对该目的，本实用新 型至少提供如下技术方案：

一种基于热致变色的半透明有机太阳能电池，其包括，

一柔性热致变色衬底；

一双功能层，设置于所述柔性热致变色衬底一侧；

一第一透明电极层，设置于所述双功能层上；

一聚合物PFN电子修饰层，设置于所述第一透明电极层上；

一聚合物有源层，设置于所述聚合物PFN电子修饰层上；

一第二透明电极层，设置于所述聚合物有源层上。

进一步的，所述柔性热致变色衬底为柔性PET衬底与柔性热致变 色薄膜的层叠结构，所述柔性热致变色薄膜响应不同温度。

进一步的，所述双功能层为双功能聚合物层或无机氧化物层，所述双功能层 的厚度为40～50nm。