CN103872247A - 一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件 - Google Patents

一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件 Download PDF

Info

Publication number
CN103872247A
CN103872247A CN201410100975.1A CN201410100975A CN103872247A CN 103872247 A CN103872247 A CN 103872247A CN 201410100975 A CN201410100975 A CN 201410100975A CN 103872247 A CN103872247 A CN 103872247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
electrode layer
organic small
molecule
photovoltaic device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410100975.1A
Other languages
English (en)
Inventor
孙钦军
高利岩
赵焕斌
周淼
郝玉英
史方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201410100975.1A priority Critical patent/CN103872247A/zh
Publication of CN103872247A publication Critical patent/CN103872247A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Abstract

本发明属于有机光伏电池领域，具体是一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件。包括作为第一电极层的ITO层、与ITO层导电面连接的有机小分子给体、与有机小分子给体另一面连接的有机小分子受体、与有机小分子受体另一面连接的第二电极层、与第二电极层另一面连接的介质层、与介质层另一面连接的第三电极层，第一电极层连接直流电压源的负极，第三电极层连接在直流电压源的正极，第一电极层和第二电极层作为输出端。本发明通过在有机小分子光伏器件两端施加一个电势，从而在有机小分子光伏器件内部行成一个强电场，提高了激子解离效率，提高了有机小分子光伏器件的能量转换效益。

Description

一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件
技术领域
本发明属于有机光伏电池领域，具体是一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件。
背景技术
有机太阳能电池（OSC）具有柔性、成本低、可大面积制作等优点，对从根本上解决环境污染和能源短缺问题具有重大意义。能量转化效率低是制约其产业化的主要瓶颈。有机电池的工作原理分为光吸收产生激子、激子解离为载流子、载流子传输和抽取三个过程。目前大量的研究工作主要集中在通过改善其光吸收和载流子传输及抽取来提高OSC的效率[文献Nano Letters, vol. 12, 2488, 2012; Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 99, 235, 2012]，但通过探索新途径调制激子传输、增加激子解离来提高OSC效率的研究较少。美国加利福尼亚大学Alen J. Heeger教授团队提出了体异质结网络结构，通过增加给体和受体的接触界面，提高激子在界面处解离效率，使聚合物有机太阳能电池效率得到很大提高[文献Scinece, vol. 270, 1789, 1995]。但体异质结网络结构多用于聚合物太阳能电池。有机小分子太阳能电池通常采用双层异质结结构，这种结构有利于载流子的传输，但由于激子只在双层异质结界面处才能解离，激子的解离效率低。激子的扩散长度一般在10 nm量级，为了使激子有效解离，要求活性层尽量薄，但薄的活性层又降低了电池的光吸收。这一矛盾一直是制约其效率提升的主要因素。因此，探索新途径提高激子的解离效率显得尤为重要。
根据翁萨格效应(Onsager effect)，如果激子从外场获得足够的能量来克服束缚能时, 电子-空穴对就可分开形成自由载流子[文献Physical Review, vol.54, 554, 1938]。作为电子空穴束缚态系统，激子解离一般发生在两种不同有机材料的界面处，在界面产生的强内建电场作用下解离。非界面处的电场强度需要达到106 V/cm以上才能实现激子的有效解离。如何在有机太阳能电池内形成高的电场强度是一个难点。上海大学张志林教授课题组、北京交通大学徐叙瑢院士团队利用强电场调制对有机发光中激子的动态过程进行了理论和实验研究[文献物理学报，vol. 47, 1536, 1998; 光谱学与光谱分析, vol.7, 1030, 2005]，但这些工作主要是通过对发光器件施加反向电压来获得强电场，这在有机太阳能电池中是不可行的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提高有机小分子光伏器件的能量转换效益。
本发明所采用的技术方案是：一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件，包括作为第一电极层的ITO层、与ITO层导电面连接的有机小分子给体、与有机小分子给体另一面连接的有机小分子受体、与有机小分子受体另一面连接的第二电极层、与第二电极层另一面连接的介质层、与介质层另一面连接的第三电极层，第一电极层连接直流电压源的负极，第三电极层连接在直流电压源的正极，第一电极层和第二电极层作为输出端。
作为一种优选方式：第二电极层为低功函数电极层。
本发明的有益效果是：本发明通过在有机小分子光伏器件两端施加一个电势，从而在有机小分子光伏器件内部行成一个强电场，提高了激子解离效率，提高了有机小分子光伏器件的能量转换效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
其中，1、ITO层，2、有机小分子给体，3、有机小分子受体，4、第二电极层，5、介质层，6、第三电极层，7、太阳光，8、第一电极，9、第二电极，10、第三电极。
具体实施方式
如图1所示，在ITO层的导电面通过真空热蒸发掩膜依次蒸镀有机小分子给体CuPc（厚度20nm）、有机小分子受体                                               
Figure 2014101009751100002DEST_PATH_IMAGE002
（厚度40nm）、第二电极层铝（厚度100nm），然后通过溶液旋涂介质层PMMA（厚度400nm），最后通过真空热蒸发掩膜蒸镀第三电极层铝（厚度100nm），ITO层的导电面连接第一电极，第二电极层连接第二电极，第三电极层连接第三电极。具体实施过程，第一电极和第二电极产生的电能可以供给第一电极和第三电极使用，这样在太阳能发电过程中，太阳能产生的电能直接供给第一电极和第三电极，并且由于第三电极层和第一电极层之间仅仅提供了电场，不产生电能消耗，或者消耗很少。由电场强度定义E=V/d可知，通过第一电极和第三电极加0.1 V电压时，可在器件内形成105V/cm的场强。实验结果表明，在第三电极施加0.1V的电压，在填充因子基本不变的情况下，短路电流和开路电压都有所增加，电池能量转换效率从0.52%提高到0.64%。
本发明实施例只是本发明的一种具体实施，本发明不局限于本实施例。

Claims (2)

1.一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件，其特征在于：包括作为第一电极层的ITO层、与ITO层导电面连接的有机小分子给体、与有机小分子给体另一面连接的有机小分子受体、与有机小分子受体另一面连接的第二电极层、与第二电极层另一面连接的介质层、与介质层另一面连接的第三电极层，第一电极层连接直流电压源的负极，第三电极层连接在直流电压源的正极，第一电极层和第二电极层作为输出端。
2.根据权利要求1所示的一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件，其特征在于：第二电极层为低功函数电极层。
CN201410100975.1A 2014-03-19 2014-03-19 一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件 Pending CN103872247A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410100975.1A CN103872247A (zh) 2014-03-19 2014-03-19 一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410100975.1A CN103872247A (zh) 2014-03-19 2014-03-19 一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103872247A true CN103872247A (zh) 2014-06-18

Family

ID=50910576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410100975.1A Pending CN103872247A (zh) 2014-03-19 2014-03-19 一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103872247A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105098081A (zh) * 2015-06-15 2015-11-25 京东方科技集团股份有限公司 一种光电子器件及光电子器件的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101521261A (zh) * 2009-04-09 2009-09-02 西南大学 一种基于界面复合产生自由载流子的新型有机太阳能电池
CN101645454A (zh) * 2008-08-05 2010-02-10 索尼株式会社 光电转换器和光电转换元件
CN102315389A (zh) * 2010-07-08 2012-01-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种单层有机太阳能电池及其制备方法
CN102460765A (zh) * 2009-06-19 2012-05-16 大日本印刷株式会社 有机电子器件及其制造方法
US20120126218A1 (en) * 2009-07-28 2012-05-24 Sharp Kabushiki Kaisha Organic element and organic device including the same
CN102687301A (zh) * 2010-02-22 2012-09-19 株式会社东芝 太阳能电池及其制造方法
CN102800734A (zh) * 2012-09-04 2012-11-28 上海中科高等研究院 太阳能发电储电集成器件
CN103199131A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 中国石油大学(华东) 一种电场增强型肖特基结太阳能电池结构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101645454A (zh) * 2008-08-05 2010-02-10 索尼株式会社 光电转换器和光电转换元件
CN101521261A (zh) * 2009-04-09 2009-09-02 西南大学 一种基于界面复合产生自由载流子的新型有机太阳能电池
CN102460765A (zh) * 2009-06-19 2012-05-16 大日本印刷株式会社 有机电子器件及其制造方法
US20120126218A1 (en) * 2009-07-28 2012-05-24 Sharp Kabushiki Kaisha Organic element and organic device including the same
CN102687301A (zh) * 2010-02-22 2012-09-19 株式会社东芝 太阳能电池及其制造方法
CN102315389A (zh) * 2010-07-08 2012-01-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种单层有机太阳能电池及其制备方法
CN102800734A (zh) * 2012-09-04 2012-11-28 上海中科高等研究院 太阳能发电储电集成器件
CN103199131A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 中国石油大学(华东) 一种电场增强型肖特基结太阳能电池结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105098081A (zh) * 2015-06-15 2015-11-25 京东方科技集团股份有限公司 一种光电子器件及光电子器件的制备方法
CN105098081B (zh) * 2015-06-15 2018-01-19 京东方科技集团股份有限公司 一种光电子器件及光电子器件的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dusastre Materials for sustainable energy: a collection of peer-reviewed research and review articles from Nature Publishing Group
Li et al. Recent progress of one-dimensional ZnO nanostructured solar cells
CN104900672B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池-超级电容器结合的集成器件
CN103296123B (zh) P-型碳量子点/n-型硅纳米线阵列异质结太阳能电池及其制备方法
CN101771092A (zh) 一种基于石墨烯/硅肖特基结的光伏电池及其制备方法
CN101515607B (zh) Ⅲ-v族氮化物基有机/无机杂化纳米结构太阳电池
CN102800811B (zh) 混合超薄层掺杂异质结的有机太阳能电池及其制备方法
CN102437226B (zh) 一种碳纳米管-硅薄膜叠层太阳能电池及其制备方法
CN103985546A (zh) 一种石墨烯-CoS纳米片复合对电极及其制备方法
Bi et al. Influence of the additives in poly (3-hexylthiophene) hole transport layer on the performance of perovskite solar cells
Gao et al. High‐Efficiency Graphene‐Oxide/Silicon Solar Cells with an Organic‐Passivated Interface
CN102280590B (zh) 一种基于胶体量子点及石墨烯为光阳极的太阳电池及其制备方法
CN103872247A (zh) 一种基于三端电极结构的有机小分子光伏器件
Tan et al. Silicon homo-heterojunction solar cells: A promising candidate to realize high performance more stably
CN103606627B (zh) 金属网嵌套异质结的有机太阳能电池及其制备方法
CN103280528A (zh) 一种聚合物太阳能电池
CN104319347A (zh) 一种有机聚合物太阳能电池及其制造方法
CN203883017U (zh) 以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池
CN202633058U (zh) 一种电动汽车用纳米太阳能电池
Yin et al. Improvement of electron/hole injection balance based on nanowire/nanocube hybrid perovskite
CN103928617A (zh) 一种高电导率有机薄膜太阳能光伏电池的制备方法
CN204118089U (zh) 一种太阳电池
CN102569474A (zh) 硅纳米线阵列或硅纳米孔阵列肖特基结型太阳能电池及其制备方法
CN206490094U (zh) 一种篦齿结有机薄膜太阳能电池
陈蓉瑶 et al. Plasmon-Enhanced Polymer Photovoltaic Device Performance Using Different Patterned Electrospun Nanofibers

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140618