CN101924184A - 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机薄膜太阳能电池，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，有机功能层至少包括电子给体层和电子受体层，在电子给体层和电子受体层采用磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管增加了电子给体层和电子受体层界面的面积，能使更多的激子到达分离界面被分离成电子和空穴，同时磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管具有高的可见光透过率、低电阻的特点，增加了器件中激子产生的数量以及将界面处的电子和空穴传输到电极层的能力，提高了有机薄膜太阳能电池的能量转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件中的有机光电技术领域，具体涉及一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是将太阳能辐射的光能转换为电能的器件。太阳能电池可用来向负载，如电灯、计算机等提供电能。传统的太阳能电池需要大量的高质量的无机半导体材料，如硅、砷化镓，使得成本很高。尽管多晶硅和无定型硅的应用比单晶硅成本低很多，但效率不高和成本居高不下仍然使得太阳能电池无法大面积推广。有机太阳能电池包括染料敏化太阳能电池和有机薄膜太阳能电池，与染料敏化太阳能电池相比，有机薄膜太阳能电池具有全固态、易制作、潜在的低成本、柔性等优点，其研究和发展使太阳能电池低成本化成为可能，近年受到越来越多的关注。目前报道的最好的有机薄膜太阳能电池的能量转换效率，已经接近商业化的无定型太阳能电池的效率。
有机薄膜太阳能电池的效率长期以来一直很低的原因是与它的基本物理过程分不开的。太阳光照射到无机半导体上时，无机半导体中会产生自由载流子，这些自由载流子在掺杂浓度和掺杂类型不同的半导体之间形成的内建电场的作用下发生分离，在外电路中形成电流。而当光照射到有机半导体材料上时，有机半导体中通常不会形成自由载流子，而是先形成电子-空穴对(激子)。要利用有机材料得到光电流就必须使这些由光激发得到的激子被拆开，否则这些激子将通过辐射或非辐射的方式退激发。具有不同能级结构的两种有机材料的界面被认为是拆分激子的地方，因此由光激发产生的激子必须首先扩散到界面才能最大程度地拆分激子。
最为典型的的有机薄膜太阳能电池是由具有不同能级结构的两种有机半导体材料形成的双层结构，与无机太阳能电池中的P/N结结构类似。在这种结构中，内建电场被认为是Donor(电子给体)的HOMO(最高分子占有轨道)和 Acceptor(电子受体)的LUMO(最低分子未占有轨道)的能量差形成的。之后有各种提高有机薄膜太阳能电池效率的方案，如掺杂有机材料，选用具有更长激子扩散长度的材料、将聚合物材料混合在一起以及采用不同的器件结构：三层(P-I-N)结构、多个电池串联结构等。在这些方案中，结构的重要性是显而易见的。在本发明中，我们利用磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管制备了新结构的有机薄膜太阳能电池，增加了有机薄膜太阳能电池的能量转换效率。
发明内容
本发明所要解决的问题是：如何提供一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池克服了现有技术中所存在的缺陷，增加了器件中激子产生的数量以及将界面处的电子和空穴传输到电极层的能力，提高了有机薄膜太阳能电池的能量转换效率。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种有机薄膜太阳能电池，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，有机功能层至少包括电子给体层和电子受体层，所述有机功能层还包括阳极缓冲层、界面层和阴极缓冲层中的一种或多种，其特征在于，所述电子给体层和电子受体层由以下三种方式中的一种构成：①电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料构成；②电子给体层由电子给体材料构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成；③电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面，电子给体层和电子受体层的混合体系中磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度分别大于电子给体材料或电子受体材料的厚度并且小于电子给体层和电子受体层的总厚度。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电子给体层的混合体系中电子给体材料与磁性多壁碳纳米管的质量比和电子受体层的混合 体系中电子受体材料与磁性单壁碳纳米管的质量比均为10∶1～1∶10。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度差值均小于或等于50nm。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度均小于或等于150nm。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的直径均小于或等于80nm。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的表面均匀附着有磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒为直径小于或等于20nm的纳米Fe3O4粒子、纳米γ-Fe2O3粒子、碱土金属铁氧体颗粒或其他纳米级尺寸的铁氧体粒子、属于Al-Ni-Co体系的AlNiCo合金颗粒、属于Sm-Co体系的合金颗粒、属于Pt-Co体系的合金颗粒、属于Nd-Fe-B体系的合金颗粒及其混合物，以及其他纳米磁性粒子如钴粒子、铁粒子、镍粒子等。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述阳极缓冲层材料包括聚(3，4-亚乙二氧噻吩)∶聚苯乙烯基苯磺酸(PEDOT∶PSS)或者4，4’，4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)三苯胺(m-MTDATA)或三氧化钼(MoO3)或五氧化二钒(V2O5)或三氧化钨(WO3)等化合物中的一类。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电子给体层材料为噻吩类材料，聚对苯乙炔(PPV)及其衍生物，芳香胺类材料，稠环芳香化合物和酞菁染料，其中噻吩类材料包括5-乙烯基-2-四聚噻吩(V4T)、5-乙烯基-五聚噻吩(V5T)、α，α-二(2，2-二氰基乙烯)-五聚噻吩(DCV5T)、[2，6-(4，4-二-(2-乙基己基)-4H-环戊烯[2，1-b；3，4-b′]-二噻吩)-交替-4，7-(2，1，3-苯并噻二唑)]共聚物(PCPDTBT)、(5，5-二辛基-[2，2′；5′，2”；5”，2]四聚噻吩)-交替-(2，7-芴-9-酮)]共聚物(PQTF8)、聚(3-烷基噻吩)(P3AT)、3-己基取代聚噻吩(P3HT)，PPV衍生物包括聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)，聚[2-甲氧基，5-(3，7-二甲基-辛氧基)-对苯乙烯撑](MDMO-PPV)，芳香胺类材料包括N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(TPD)，稠环芳香化合物包括并四苯(Tetracene)、并五苯(Pentacene)，酞菁染料包括酞菁氢(H2Pc)、亚酞菁(SubPc)、 酞菁铜(CuPc)、酞菁锌(ZnPc)、酞菁锡(SnPc)。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，界面层材料是具有高量子效率荧光特性的有机小分子化合物或高分子聚合物，其中，有机小分子化合物能够用真空蒸镀方法成膜，如N，N’-双(3-萘基)-N，N’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺(NPB)、9，10-二-(2-萘基)蒽(ADN)、喹吖啶酮(QA)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7，-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTB)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、红荧烯(Rubrene)，高分子聚合物能够用旋涂和喷墨打印等方法成膜，如聚对苯撑乙烯(PPV)、聚噻吩(PTV)。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电子受体层材料为C60及其衍生物，噻吩类材料，PPV衍生物，稠环芳香化合物，C60衍生物包括(6，6)-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、(6，6)-苯基-C61-丁酸丁酯(PCBB)、1-(3-甲氧羰基)丙基-1-噻吩基-[6，6]-亚甲基富勒烯(ThCBM)，噻吩类材料包括二氰基乙烯基-三聚噻吩(DCV3T)、聚(3-氰基-4-己基噻吩)(P3CN4HT)，PPV衍生物包括[氧杂-1，4-亚苯基-1，2-(1-氰基)-亚乙烯基-2，5-二辛氧-1，4-亚苯基-1，2-(2-氰基)-亚乙烯基-1，4-亚苯基]聚合物(CN-Ether-PPV)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-α-氰基-对苯乙烯撑](MEH-CN-PPV)，稠环芳香化合物材料包括3，4，9，10-苝四羧基-双苯并咪唑(PTCBI)、3，4，9，10-苝四甲酸二酐(PTCDA)。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述阴极缓冲层材料是金属有机配合物、吡啶类、邻菲咯啉类、噁二唑类或咪唑类化合物材料中的一种材料，其中金属有机配合物包括8-羟基喹啉铝(Alq3)或者二(2-甲基-8-喹啉并)-4-(苯基苯酚)铝(BAlq)，吡啶类化合物包括三[2，4，6-三甲基-3-(吡啶-3-yl)苯基]-硼烷(3TPYMB)，邻菲咯啉类化合物包括2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BCP)或者4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BPhen)，噁二唑类电子传输材料是2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)或者1，3-二[(4-三元胺-丁基苯基)-1，3，4-重氮基酸-5-yl]苯(OXD-7)，咪唑类化合物是1，3，5-三(N-苯基-苯并咪唑-2)苯(TPBI)。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述衬底是玻璃或 者柔性基片或者金属薄片，其中柔性基片是超薄的固态薄片、聚酯类或聚酞亚胺类化合物；所述阳极层是无机金属氧化物薄膜或者金属薄膜，其中无机金属氧化物薄膜是氧化铟锡(ITO)薄膜或者氧化锌(ZnO)薄膜或氧化锡锌薄膜，金属薄膜是金、铜、银的金属薄膜；所述阳极层材料也可以是聚(3，4-亚乙二氧噻吩)∶聚苯乙烯基苯磺酸(PEDOT∶PSS)或者聚苯胺(PANI)类的有机导电聚合物；所述阴极层包括锂、镁、钙、锶、铝、铟、银等功函数较低的金属薄膜或者它们的合金薄膜。
一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
②将衬底移入真空蒸发室中进行阳极层的制备；
③采用真空蒸镀或旋涂的方法制备有机功能层，有机功能层至少包括电子给体层和电子受体层，所述有机功能层还包括阳极缓冲层、界面层和阴极缓冲层中的一种或多种，其中所述电子给体层和电子受体层由以下三种方式中的一种构成：①电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料构成；②电子给体层由电子给体材料构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成；③电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成，所述电子给体层和电子受体层的混合体系中磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度分别大于电子给体材料或电子受体材料的厚度并且小于电子给体层和电子受体层的总厚度，在制备含磁性多壁碳纳米管的电子给体层和含磁性单壁碳纳米管的电子受体层时采用旋涂的方式，在旋涂时在垂直于衬底表面的方向上施加磁场，使磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④保持上述真空压力不变，在有机功能层制备结束后在真空室中进行阴极的制备；
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围。
按照本发明所提供的有机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述有机薄膜太阳能电池的制备过程不仅可以采取在高真空室中蒸镀的方式和在旋涂机中旋涂成膜的方式，而且还可以采取喷涂、自组装、喷墨打印、丝网印刷、剥离、有机气相沉积的方式及以上几种制备方式的组合使用。
本发明的有益效果：本发明的有机薄膜太阳能电池中的电子给体层和电子受体层采用界面为不平整的表面，增加了电子给体层和电子受体层界面的面积，能使更多的激子到达分离界面；同时，磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的引入，增加了器件内D-A界面处内建电场，有利于激子的分离；另外，磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管具有高的可见光透过率、低电阻的特点，增加了有机薄膜太阳能电池中激子产生的数量以及将界面处的电子和空穴传输到电极层的能力，提高了有机薄膜太阳能电池的能量转换效率。
附图说明
图1是本发明所提供的有机薄膜太阳能电池的结构示意图；
图2是本发明所提供的实施例1-2的结构示意图；
图3是本发明所提供的实施例3-4的结构示意图；
图4是本发明所提供的实施例5-6的结构示意图；
图5是本发明所提供的实施例7-8的结构示意图；
图6是本发明所提供的实施例9-10的结构示意图；
图7是本发明所提供的实施例11-12的结构示意图；
图8是本发明所提供的实施例13的结构示意图；
图9是本发明所提供的实施例14-15的结构示意图；
其中，1、衬底，2、阳极层，3、有机功能层，30、阳极缓冲层，31、电子给体层，32、界面层，33、电子受体层，34、阴极缓冲层，4、阴极层。
图10是本发明所提供的所有实施例中正置和倒置型器件的各有功能层厚度的标识图；
其中，图10(a)是正置型器件各有机功能层厚度的标识图，其中，a1、阳极缓冲层厚度，b1、电子给体层厚度，c1、界面层厚度，d1、电子受体层厚度，e1、 阴极缓冲层厚度；
图10(b)是倒置型器件各有机功能层厚度的标识图，其中，a2、阴极缓冲层厚度，b2、电子受体层厚度，c2、界面层厚度，d2、电子给体层厚度，e2、阳极缓冲层厚度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
本发明的技术方案是如何提供一种电子给体层和电子受体层含磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的有机薄膜太阳能电池及其制备方法，如图2所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阳极层2位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括阳极缓冲层30、电子给体层31、界面层32和电子受体层33，器件在光照下电极产生电压。
如图3所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阴极层4位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括阳极缓冲层30、电子给体层31、界面层32和电子受体层33，器件在光照下电极产生电压。
如图4所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阳极层2位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括阳极缓冲层30、电子给体层31和电子受体层33，器件在光照下电极产生电压。
如图5所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阴极层4位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括阳极缓冲层30、电子给体层31和电子受体层33，器件在光照下电极产生电压。
如图6所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阳极层2位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括电子给体层31、电子受体层33和阴极缓冲层34，器件在光照下电极产生电压。
如图7所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阴极层4位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括电子给体层31、电子受体层33和阴极缓冲层34，器件在光照下电极产生电压。
如图8所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阳极层2位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括电子给体层31和电子受体层33，器件在光照下电极产生电压。
如图9所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，有机功能层3，阴极层4，其中阴极层4位于衬底1表面，有机功能层3位于阳极层2和阴极层4之间，有机功能层3包括电子给体层31和电子受体层33，器件在光照下电极产生电压。
本发明中的有机薄膜太阳能电池中衬底1为电极和有机薄膜层的依托，它在可见光区域有着良好的透光性能，有一定的防水汽和氧气渗透的能力，有较好的表面平整性，它可以是玻璃或柔性基片，柔性基片采用聚酯类、聚酞亚胺化合物中的一种材料或者较薄的金属。
本发明的有机薄膜太阳能电池中阳极层2要求有较好的导电性能，可见光透明性以及较高的功函数，包括无机金属氧化物薄膜或者金属薄膜，其中无机金属氧化物薄膜是氧化铟锡(ITO)薄膜或者氧化锌(ZnO)薄膜或氧化锡锌薄膜，金属薄膜是金、铜、银的金属薄膜；所述阳极层材料也可以是聚(3，4-亚乙二氧噻吩)∶聚苯乙烯基苯磺酸(PEDOT∶PSS)或者聚苯胺(PANI)类的有机导电聚合物。
本发明的有机薄膜太阳能电池中阴极层4要求具有较好的导电性能和较低的功函数，包括锂、镁、钙、锶、铝、铟、银等功函数较低的金属薄膜或者它们的合金薄膜。
本发明的有机薄膜太阳能电池中阳极缓冲层30材料包括聚(3，4-亚乙二氧噻吩)∶聚苯乙烯基苯磺酸(PEDOT∶PSS)或者4，4’，4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)三苯胺(m-MTDATA)或三氧化钼(MoO3)或五氧化二钒(V2O5)或三氧化钨(WO3)等化合物中的一类。
本发明的有机薄膜太阳能电池中电子给体层31材料为噻吩类材料，聚对苯 乙炔(PPV)及其衍生物，芳香胺类材料，稠环芳香化合物和酞菁染料，噻吩类材料包括5-乙烯基-2-四聚噻吩(V4T)、5-乙烯基-五聚噻吩(V5T)、α，α-二(2，2-二氰基乙烯)-五聚噻吩(DCV5T)、[2，6-(4，4-二-(2-乙基己基)-4H-环戊烯[2，1-b；3，4-b′]-二噻吩)-交替-4，7-(2，1，3-苯并噻二唑)]共聚物(PCPDTBT)、(5，5-二辛基-[2，2′；5′，2”；5”，2]四聚噻吩)-交替-(2，7-芴-9-酮)]共聚物(PQTF8)、聚(3-烷基噻吩)(P3AT)、3-己基取代聚噻吩(P3HT)，PPV衍生物包括聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)，聚[2-甲氧基，5-(3，7-二甲基-辛氧基)-对苯乙烯撑](MDMO-PPV)，芳香胺类材料包括N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(TPD)，稠环芳香化合物包括并四苯(Tetracene)、并五苯(Pentacene)，酞菁染料包括酞菁氢(H2Pc)、亚酞菁(SubPc)、酞菁铜(CuPc)、酞菁锌(ZnPc)、酞菁锡(SnPc)。
本发明的有机薄膜太阳能电池中界面层32材料是具有高量子效率荧光特性的有机小分子化合物或高分子聚合物，其中，有机小分子化合物能够用真空蒸镀方法成膜，如N，N’-双(3-萘基)-N，N’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺(NPB)、9，10-二-(2-萘基)蒽(ADN)、喹吖啶酮(QA)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7，-四甲基)-2，3，6，7-四氢-1H，5H-吡啶并[3，2，1-ij]喹啉-9-基]-乙烯基}-吡喃-4-内鎓盐烯}-丙二腈(DCJTB)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、红荧烯(Rubrene)，高分子聚合物能够用旋涂和喷墨打印等方法成膜，如聚对苯撑乙烯(PPV)、聚噻吩(PTV)。
本发明的有机薄膜太阳能电池中电子受体层33材料为C60及其衍生物，噻吩类材料，PPV衍生物，稠环芳香化合物，C60衍生物包括(6，6)-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、(6，6)-苯基-C61-丁酸丁酯(PCBB)、1-(3-甲氧羰基)丙基-1-噻吩基-[6，6]-亚甲基富勒烯(ThCBM)，噻吩类材料包括二氰基乙烯基-三聚噻吩(DCV3T)、聚(3-氰基-4-己基噻吩)(P3CN4HT)，PPV衍生物包括[氧杂-1，4-亚苯基-1，2-(1-氰基)-亚乙烯基-2，5-二辛氧-1，4-亚苯基-1，2-(2-氰基)-亚乙烯基-1，4-亚苯基]聚合物(CN-Ether-PPV)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-α-氰基-对苯乙烯撑](MEH-CN-PPV)，稠环芳香化合物材料包括3，4，9，10-苝四羧基-双苯并咪唑(PTCBI)、3，4，9，10-苝四甲酸二酐(PTCDA)。
本发明的有机薄膜太阳能电池中阴极缓冲层34材料是金属有机配合物、吡啶类、邻菲咯啉类、噁二唑类或咪唑类化合物材料中的一种材料，其中金属有机配合物包括8-羟基喹啉铝(Alq3)或者二(2-甲基-8-喹啉并)-4-(苯基苯酚)铝(BAlq)，吡啶类化合物包括三[2，4，6-三甲基-3-(吡啶-3-yl)苯基]-硼烷(3TPYMB)，邻菲咯啉类化合物包括2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BCP)或者4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BPhen)，噁二唑类电子传输材料是2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)或者1，3-二[(4-三元胺-丁基苯基)-1，3，4-重氮基酸-5-yl]苯(OXD-7)，咪唑类化合物是1，3，5-三(N-苯基-苯并咪唑-2)苯(TPBI)。
采用本发明制备的有机薄膜太阳能电池结构举例如下：
玻璃/ITO/阳极缓冲层/电子给体层/界面层/电子受体层/阴极缓冲层/阴极层
玻璃/ITO/阳极缓冲层/电子给体层/界面层/电子受体层/阴极层
玻璃/ITO/电子给体层/界面层/电子受体层/阴极缓冲层/阴极层
玻璃/ITO/阳极缓冲层/电子给体层/电子受体层/阴极层
玻璃/ITO/电子给体层/电子受体层/阴极缓冲层/阴极层
玻璃/ITO/电子给体层/电子受体层/阴极层
玻璃/阴极层/阴极缓冲层/电子受体层/界面层/电子给体层/阳极缓冲层/阳极层
玻璃/阴极层/电子受体层/界面层/电子给体层/阳极缓冲层/阳极层
玻璃/阴极层/阴极缓冲层/电子受体层/界面层/电子给体层/阳极层
玻璃/阴极层/电子受体层/电子给体层/阳极缓冲层/阳极层
玻璃/阴极层/阴极缓冲层/电子受体层/电子给体层/阳极层
玻璃/阴极层/电子受体层/电子给体层/阳极层
柔性基板/ITO/阳极缓冲层/电子给体层/界面层/电子受体层/阴极缓冲层/阴极层
柔性基板/ITO/阳极缓冲层/电子给体层/界面层/电子受体层/阴极层
柔性基板/ITO/电子给体层/界面层/电子受体层/阴极缓冲层/阴极层
柔性基板/ITO/阳极缓冲层/电子给体层/电子受体层/阴极层
柔性基板/ITO/电子给体层/电子受体层/阴极缓冲层/阴极层
柔性基板/ITO/电子给体层/电子受体层/阴极层
柔性基板/阴极层/阴极缓冲层/电子受体层/界面层/电子给体层/阳极缓冲层/阳极层
柔性基板/阴极层/电子受体层/界面层/电子给体层/阳极缓冲层/阳极层
柔性基板/阴极层/阴极缓冲层/电子受体层/界面层/电子给体层/阳极层
柔性基板/阴极层/电子受体层/电子给体层/阳极缓冲层/阳极层
柔性基板/阴极层/阴极缓冲层/电子受体层/电子给体层/阳极层
柔性基板/阴极层/电子受体层/电子给体层/阳极层
实施例1
如图2所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为ITO，阳极缓冲层30为PEDOT∶PSS，电子给体层31为长度在40～60nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5nm的Fe3O4粒子的多壁碳纳米管，所述磁性多壁碳纳米管直径为12nm，界面层32为DCJTB，电子受体层33为长度在40～60nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5nm的γ-Fe2O3粒子的单壁碳纳米管，所述磁性单壁碳纳米管直径为15nm，阴极层4用Al。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/PEDOT∶PSS(20nm)/磁性多壁碳纳米管(40nm)/DCJTB(2nm)/磁性单壁碳纳米管(60nm)/Al(100nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/□，膜厚为180nm；
②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W；
③将基片置于氮气环境中，采用旋涂的方法进行有机薄膜的制备。按照如上所述器件结构依次旋涂阳极缓冲层PEDOT∶PSS层，旋涂时转速为4000转/秒，时长为30S，膜厚为20nm；旋涂电子给体层磁性多壁碳纳米管层，旋涂时转速为4000转/秒，时长为20S，膜厚约为40nm；旋涂界面层DCJTB层，旋涂时转速为4000转/秒，时长为40S，膜厚为2nm；旋涂电子受体层磁性单壁碳纳米管层，旋涂时转速为2000转/秒，时长为30S，膜厚为60nm；其中，在旋涂 磁性单壁碳纳米管和磁性多壁碳纳米管层时在垂直于基片表面的方向上施加300mT的磁场，使磁性单壁碳纳米管和磁性多壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④在有机层制备结束后将基片移入真空蒸发室中进行阴极层Al的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～0.1nm/s，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
实施例2
如图2所示，器件的衬底为透明玻璃，阳极层2为ITO，阳极缓冲层30为PEDOT∶PSS，电子给体层31为MEH-PPV和长度为120nm的表面均匀分布直径为5nm的Fe3O4粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶1，所述磁性多壁碳纳米管直径为20nm，界面层32为QA，电子受体层33为PCBM，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/PEDOT∶PSS(20nm)/MEH-PPV∶磁性多壁碳纳米管(1∶1，100nm)/QA(2nm)/PCBM(60nm)/Ag(100nm)
器件的制备流程与实施例1相似。
实施例3
如图3所示，器件的衬底1为玻璃，阳极层2为Au，阳极缓冲层30为PEDOT∶PSS，电子给体层31为MEH-PPV和长度为60～70nm的表面均匀分布直径为5nm的Fe3O4粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为10∶1，所述磁性多壁碳纳米管直径为15nm，界面层32为DCJTB，电子受体层33为PCBM和长度在60～70nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5nm的γ-Fe2O3粒子的单壁碳纳米管的混合体系，质量比为10∶1，所述磁性单壁碳纳米管直径为15nm，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Ag(100nm)/PCBM∶磁性单壁碳纳米管(10∶1，60nm)/DCJTB(1nm)/MEH-PPV∶磁性多壁碳纳米管(10∶1，70nm)/PEDOT∶PSS(20nm)/Au(40nm)
器件的制备流程与实施例1相似。
实施例4
如图3所示，器件的衬底1为玻璃，阳极层2为Ag，阳极缓冲层30为WO3，电子给体层31为CuPc，界面层32为DCJTB，电子受体层33为长度在70～100m之间的长短不一的表面均匀分布直径为5nm的铁粒子的单壁碳纳米管，所述磁性单壁碳纳米管直径为15nm，阴极层4用Al。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Al(100nm)/磁性单壁碳纳米管(70nm)/DCJTB(2nm)/CuPc(80nm)/WO3(20nm)/Ag(40nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。
②将玻璃衬底置于真空蒸发室中，在气压为3×10-3Pa的条件下进行阴极Al的制备，蒸镀时速率为～0.1nm/s，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
③将制备了阴极的玻璃衬底置于氮气环境中，采用旋涂或喷涂的方法制备电子受体层磁性单壁碳纳米管层70nm。在喷涂磁性单壁碳纳米管层时在垂直于基片表面的方向上施加250mT的磁场，使磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④将衬底置于真空蒸发室中，在气压为1×10-4Pa的条件下依次制备界面层DCJTB层，膜厚为2nm，电子给体层CuPc层，膜厚为80nm；阳极缓冲层WO3层，膜厚为20nm，蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑤在有机层制备结束后进行阳极层Ag的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～0.1nm/s，膜层厚度为40nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑥将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
实施例5
如图4所示，器件的衬底1为PET，阳极层2为ITO，阳极缓冲层30为PEDOT∶PSS，电子给体层31为长度在70～100nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5～10nm的γ-Fe2O3粒子的多壁碳纳米管，所述磁性多壁碳纳米管直径为20nm，电子受体层33为C60，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
PET/ITO/PEDOT∶PSS(20nm)/磁性多壁碳纳米管(70nm)/C60(50nm)/Ag(100nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对镀有ITO膜的透明PET衬底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中PET衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/□，膜厚为180nm；
②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W；
③将基片置于氮气环境中，采用喷涂的方法进行有机薄膜的制备。按照如上所述器件结构依次喷涂阳极缓冲层PEDOT∶PSS层20nm；喷涂电子给体层磁性多壁碳纳米管层70nm；喷涂电子受体层C60层50nm；其中，在喷涂磁性多壁碳纳米管层时在垂直于基片表面的方向上施加300mT的磁场，使磁性多壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④在有机层制备结束后将基片移入真空蒸发室中进行阴极层Ag的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～0.1nm/s，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
实施例6
如图4所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为ITO，阳极缓冲层30为WO3，电子给体层31为DCV5T和长度在100～140nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10～15nm的镍粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为7∶1，所述磁性多壁碳纳米管直径为30nm，电子受体层33为PCBM和长度在100～140nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10～15nm的γ-Fe2O3粒子的单壁碳纳米管的混合体系，质量比为6∶1，所述磁性单壁碳纳米管直径为30nm，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/WO3(10nm)/DCV5T∶磁性多壁碳纳米管(7∶1，100nm)/PCBM∶磁性单壁碳纳米管(6∶1，140nm)/Ag(100nm)
器件的制备流程与实施例4相似。
实施例7
如图5所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为Ag，阳极缓冲层30为MoO3，电子给体层31为V5T和长度在100～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5～15nm的镍粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为2∶1，所述磁性多壁碳纳米管直径为20～40nm，电子受体层33为长度在100～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10～20nm的钴粒子的单壁碳纳米管，所述磁性单壁碳纳米管直径为20～40nm，阴极层4用Al。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Al(100nm)/磁性单壁碳纳米管(100nm)/V5T∶磁性多壁碳纳米管(2∶1，150nm)/MoO3(20nm)/Ag(30nm)
器件的制备流程与实施例4相似。
实施例8
如图5所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为Au，阳极缓冲层30为WO3，电子给体层31为P3HT，电子受体层33为PCBM和长度在120～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5～15nm的铁粒子的单壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶2，所述磁性单壁碳纳米管直径为30～40nm，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Ag(100nm)/PCBM∶磁性单壁碳纳米管(3∶1，120nm)/P3HT(80nm)/WO3(10nm)/Au(30nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。
②将玻璃衬底置于真空蒸发室中，在气压为3×10-3Pa的条件下进行阴极Ag的制备，蒸镀时速率为～0.1nm/s，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
③在氮气环境下采用旋涂或喷涂的方法分别制备电子受体层PCBM和磁性单壁碳纳米管的混合体系120nm，电子给体层P3HT层80nm，其中，在制备电子受体层时在垂直于基片表面的方向上施加350mT的磁场，使磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④在气压为1×10-4Pa的真空室中采用蒸镀的方法在硅基底上制备阳极缓冲层MoO3层10nm，
⑤将上述制备的硅基底上的阳极缓冲层从基底上剥离，再叠加到有P3HT、PCBM和磁性单壁碳纳米管的混合体系的玻璃衬底上；
⑥在有机功能层制备结束后进行阳极层Au的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～0.1nm/s，膜层厚度为30nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑦将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
实施例9
如图6所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为ITO，电子给体层31为长度在100～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10～20nm的γ-Fe2O3粒子的多壁碳纳米管，所述磁性多壁碳纳米管直径为40～80nm，电子受体层33为PCBM和长度在100～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5～15nm的铁粒子的单壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶2，所述磁性单壁碳纳米管直径为40nm，阴极缓冲层34为BPhen，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/磁性多壁碳纳米管(100nm)/PCBM∶磁性单壁碳纳米管(1∶2，150nm)/BPhen(5nm)/Ag(100nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/□，膜厚为180nm；
②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W；
③将ITO玻璃置于真空室中，在气压为的条件下采用喷墨打印或分子打印的方法制备有机薄膜。按照上述器件结构依次喷墨打印或分子打印电子给体层磁性多壁碳纳米管层100nm，电子受体层PCBM和磁性单壁碳纳米管的混合体系150nm，阴极缓冲层BPhen层5nm，其中在制备电子给体层和电子受体层时 在垂直于基片表面的方向上施加400mT的磁场，使磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④在有机功能层制备结束后进行阴极层Ag的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～0.1nm/s，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
实施例10
如图6所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为ITO，电子给体层31为P3HT和长度在120～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10nm的Fe3O4粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为4∶1，所述磁性多壁碳纳米管直径为30nm，电子受体层33为PCBM，阴极缓冲层34为BPhen，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/P3HT∶磁性多壁碳纳米管(4∶1，120nm)/PCBM(100nm)/BPhen(5nm)/Ag(100nm)
制备方法如下：
①利用丙酮、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/□，膜厚为180nm；
②将干燥后的基片移入真空室，在气压为20Pa的氧气压环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W；
③采用自组装的方法依次制备如下有机功能层，其中，电子给体层P3HT和磁性多壁碳纳米管的混合体系120nm，电子受体层PCBM层100nm，阴极缓冲层BPhen层5nm，其中在制备电子给体层时在垂直于基片表面的方向上施加400mT的磁场，使磁性多壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④在有机功能层制备结束后进行阴极层Ag的制备。其气压为3×10-3Pa，蒸镀速率为～0.1nm/s，膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为99.9％氮气氛围。
实施例11
如图7所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为Au，电子给体层31为长度在80～100nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10nm镍粒子的多壁碳纳米管，所述磁性多壁碳纳米管直径为30～40nm，电子受体层33为PCBB和长度在80～100nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10nm镍粒子的单壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶3，所述磁性单壁碳纳米管直径为30～40nm，阴极缓冲层34为BPhen，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Ag(100nm)/BPhen(5nm)/PCBB∶磁性单壁碳纳米管(1∶3，80nm)/磁性多壁碳纳米管(100nm)/Au(40nm)
器件的制备流程与实施例4相似。
实施例12
如图7所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为Au，电子给体层31为P3HT，电子受体层33为PCBM和长度在80～100nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10nm铁粒子的单壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶4，所述磁性单壁碳纳米管直径为25～30nm，阴极缓冲层34为BPhen，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Ag(100nm)/BPhen(5nm)/PCBB∶磁性单壁碳纳米管(1∶4，80nm)/P3HT(100nm)/Au(40nm)
器件的制备流程与实施例5相似。
实施例13
如图8所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为ITO，电子给体层31为P3HT和长度为80nm的表面均匀分布直径为8nm的γ-Fe2O3粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶7，所述磁性多壁碳纳米管直径为20nm，电子受体层33为长度在60～80nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为5nm镍粒子的单壁碳纳米管，所述磁性单壁碳纳米管直径为15nm，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/P3HT∶磁性多壁碳纳米管(1∶7，60nm)/磁性单壁碳纳米管(80nm)/Ag(100nm)
器件的制备流程与实施例5相似。
实施例14
如图9所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为Au，电子给体层31为MEH-PPV，质量比为1∶6，电子受体层33为DCV3T和长度在120～150nm之间的长短不一的表面均匀分布直径为10nm的铁粒子的单壁碳纳米管，所述磁性单壁碳纳米管直径为40～80nm，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Ag(100nm)/DCV3T∶磁性单壁碳纳米管(1∶6，90nm)/MEH-PPV(80nm)/Au(40nm)
器件的制备流程与实施例5相似。
实施例15
如图9所示，器件的衬底1为透明玻璃，阳极层2为Au，电子给体层31为MEH-PPV和长度为80nm的表面均匀分布直径为10nm的Fe3O4粒子的多壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶10，所述磁性多壁碳纳米管直径为25nm，电子受体层33为PCBM和长度为80nm的表面均匀分布直径为10nm的Fe3O4粒子单壁碳纳米管的混合体系，质量比为1∶10，所述磁性单壁碳纳米管直径为30nm，阴极层4用Ag。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/Ag(100nm)/PCBM∶磁性单壁碳纳米管(1∶10，60nm)/MEH-PPV∶磁性多壁碳纳米管(1∶10，80nm)/Au(40nm)
器件的制备流程与实施例5相似。
Claims (9)
1.一种有机薄膜太阳能电池，包括衬底、阳极层、阴极层、设置在阳极层和阴极层之间的有机功能层，有机功能层至少包括电子给体层和电子受体层，其特征在于，所述电子给体层和电子受体层由以下三种方式中的一种构成：①电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料构成；②电子给体层由电子给体材料构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成；③电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面，电子给体层和电子受体层的混合体系中磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度分别大于电子给体材料或电子受体材料的厚度并且小于电子给体层和电子受体层的总厚度。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电子给体层的混合体系中电子给体材料与磁性多壁碳纳米管的质量比和电子受体层的混合体系中电子受体材料与磁性单壁碳纳米管的质量比均为10∶1～1∶10。
3.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度差值均小于或等于50nm。
4.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度均小于或等于150nm。
5.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的直径均小于或等于80nm。
6.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的表面均匀附着有磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒包括直径小于或等于20nm的纳米Fe3O4粒子、纳米γ-Fe2O3粒子、碱土金属铁氧体颗粒、属于Al-Ni-Co体系的AlNiCo合金颗粒、属于Sm-Co体系的合金颗粒、属于Pt-Co体系的合金颗粒或属于Nd-Fe-B体系的合金颗粒及其混合物。
7.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电子给体材料为噻吩类材料，聚对苯乙炔及其衍生物，芳香胺类材料，稠环芳香化合物和酞菁染料，其中噻吩类材料包括5-乙烯基-2-四聚噻吩、5-乙烯基-五聚噻吩、α，α-二(2，2-二氰基乙烯)-五聚噻吩、[2，6-(4，4-二-(2-乙基己基)-4H-环戊烯[2，1-b；3，4-b′]-二噻吩)-交替-4，7-(2，1，3-苯并噻二唑)]共聚物((5，5-二辛基-[2，2′；5′，2”；5”，2]四聚噻吩)-交替-(2，7-芴-9-酮)]共聚物、聚(3-烷基噻吩)、3-己基取代聚噻吩，PPV衍生物包括聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-苯撑乙烯撑]，聚[2-甲氧基，5-(3，7-二甲基-辛氧基)-对苯乙烯撑]，芳香胺类材料包括N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺，稠环芳香化合物包括并四苯、并五苯，酞菁染料包括酞菁氢、亚酞菁、酞菁铜、酞菁锌、酞菁锡；所述电子受体材料为C60及其衍生物、噻吩类材料、PPV衍生物、稠环芳香化合物，其中C60衍生物包括(6，6)-苯基-C61-丁酸甲酯、(6，6)-苯基-C61-丁酸丁酯、1-(3-甲氧羰基)丙基-1-噻吩基-[6，6]-亚甲基富勒烯，噻吩类材料包括二氰基乙烯基-三聚噻吩、聚(3-氰基-4-己基噻吩)，PPV衍生物包括[氧杂-1，4-亚苯基-1，2-(1-氰基)-亚乙烯基-2，5-二辛氧-1，4-亚苯基-1，2-(2-氰基)-亚乙烯基-1，4-亚苯基]聚合物、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-α-氰基-对苯乙烯撑]，稠环芳香化合物材料包括3，4，9，10-苝四羧基-双苯并咪唑、3，4，9，10-苝四甲酸二酐。
8.一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①对衬底进行超声清洗，清洗后吹干；
②将衬底移入真空蒸发室中进行阳极层的制备；
③采用真空蒸镀或旋涂的方法制备有机功能层，有机功能层至少包括电子给体层和电子受体层，所述电子给体层和电子受体层由以下三种方式中的一种构成：①电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料构成；②电子给体层由电子给体材料构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成；③电子给体层由电子给体材料和磁性多壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性多壁碳纳米管构成，电子受体层由电子受体材料和磁性单壁碳纳米管的混合体系构成或由长短不一的磁性单壁碳纳米管构成，所述电子给体层和电子受体层的混合体系中磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度分别大于电子给体材料或电子受体材料的厚度并且小于电子给体层和电子受体层的总厚度，在制备含磁性多壁碳纳米管的电子给体层和含磁性单壁碳纳米管的电子受体层时采用旋涂的方式，在旋涂时在垂直于衬底表面的方向上施加磁场，使磁性多壁碳纳米管和磁性单壁碳纳米管的长度方向垂直于阳极层表面；
④保持上述真空压力不变，在有机功能层制备结束后在真空室中进行阴极的制备；
⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为氮气氛围。
9.根据权利要求8所述的有机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，有机功能层的制备方法包括采取在高真空室中蒸镀的方式和在旋涂机中旋涂成膜的方式，或采取喷涂、自组装、喷墨打印、丝网印刷、剥离、有机气相沉积的方式及以上几种制备方式的组合使用。
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|---|---|---|---|
| CN 201010222520 CN101924184A (zh) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102201536A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-09-28 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN102231425A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-11-02 | 中国科学技术大学 | 一种聚合物太阳能电池及其制备方法 |
| CN102255049A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-11-23 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN102351167A (zh) * | 2011-07-06 | 2012-02-15 | 西安工业大学 | 一种电化学性能稳定的碳纳米管超薄膜及其制备方法 |
| WO2015096523A1 (zh) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 华为技术有限公司 | 电池装置及电子设备 |
| CN105355682A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 苏州天擎电子通讯有限公司 | 一种高光电转换效率的太阳能电池 |
| CN106129250A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 长春工业大学 | 一种基于洛伦兹力的新型聚合物太阳能电池的制备方法 |
| CN109065721A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 西安理工大学 | 一种用于宽光谱的有机光电探测器及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101208815A (zh) * | 2005-03-04 | 2008-06-25 | 赫里亚泰克有限责任公司 | 有机光活性器件 |
| WO2008105804A2 (en) * | 2006-07-18 | 2008-09-04 | The University Of Southern California | Organic optoelectronic device electrodes with nanotubes |
| US20090194167A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-06 | Konarka Technologies, Inc. | Methods of Forming Photoactive Layer |
| US20090267060A1 (en) * | 2005-11-02 | 2009-10-29 | The Regents Of The Univerisity Of Michigan | Polymer wrapped carbon nanotube near-infrared photoactive devices |
| CN101609870A (zh) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | 韩国科学技术院 | 有机太阳能电池和其制造方法 |
-
2010
- 2010-07-09 CN CN 201010222520 patent/CN101924184A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101208815A (zh) * | 2005-03-04 | 2008-06-25 | 赫里亚泰克有限责任公司 | 有机光活性器件 |
| US20090267060A1 (en) * | 2005-11-02 | 2009-10-29 | The Regents Of The Univerisity Of Michigan | Polymer wrapped carbon nanotube near-infrared photoactive devices |
| WO2008105804A2 (en) * | 2006-07-18 | 2008-09-04 | The University Of Southern California | Organic optoelectronic device electrodes with nanotubes |
| US20090194167A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-06 | Konarka Technologies, Inc. | Methods of Forming Photoactive Layer |
| CN101609870A (zh) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | 韩国科学技术院 | 有机太阳能电池和其制造方法 |
| US20090314350A1 (en) * | 2008-06-18 | 2009-12-24 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Organic solar cells and method of manufacturing the same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《Aerospace and Electronic Systems Magazine》 20080930 Hepp，等 Ultra-Lightweight Hybrid Thin-Film Solar Cells: A Survey of Enabling Technologies for Space Power Applications" 17页第6行至第19页第2行，附图17 1,6,7 , 2 * |
| 《Chemical Physics Letters》 20081203 Ming-Chuang Wu等 Enhancing light absorption and carrier transport of P3HT by doping multi-wallcarbon nanotubes 64-68 1,6-9 , 2 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102231425A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-11-02 | 中国科学技术大学 | 一种聚合物太阳能电池及其制备方法 |
| CN102231425B (zh) * | 2010-12-23 | 2012-10-24 | 中国科学技术大学 | 一种聚合物太阳能电池及其制备方法 |
| CN102201536A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-09-28 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN102255049A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-11-23 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN102201536B (zh) * | 2011-05-20 | 2013-02-13 | 电子科技大学 | 一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN102351167A (zh) * | 2011-07-06 | 2012-02-15 | 西安工业大学 | 一种电化学性能稳定的碳纳米管超薄膜及其制备方法 |
| WO2015096523A1 (zh) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 华为技术有限公司 | 电池装置及电子设备 |
| US10141612B2 (en) | 2013-12-25 | 2018-11-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Rechargeable battery with control circuit |
| CN105355682A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 苏州天擎电子通讯有限公司 | 一种高光电转换效率的太阳能电池 |
| CN106129250A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 长春工业大学 | 一种基于洛伦兹力的新型聚合物太阳能电池的制备方法 |
| CN109065721A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 西安理工大学 | 一种用于宽光谱的有机光电探测器及其制备方法 |
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Open date: 20101222 |