CN109585656B - 一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法 - Google Patents
一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109585656B CN109585656B CN201811314232.9A CN201811314232A CN109585656B CN 109585656 B CN109585656 B CN 109585656B CN 201811314232 A CN201811314232 A CN 201811314232A CN 109585656 B CN109585656 B CN 109585656B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sodium alginate
- layer
- solar cell
- transport layer
- modification
- 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.)
- Active
Links
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 title claims abstract description 49
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 claims description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 nanobridges Substances 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 abstract description 5
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 62
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 6
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 6
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohex-2-en-1-ol Chemical compound CC1=CC(O)CCC1 XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N zafuleptine Chemical compound OC(=O)CCCCCC(C(C)C)NCC1=CC=C(F)C=C1 YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMOLEFTQBMNLQ-AZLKCVHYSA-N (2r,3s,4s,5s,6r)-3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1O[C@@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-AZLKCVHYSA-N 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-SYJWYVCOSA-N (2s,3s,4s,5s,6r)-3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-SYJWYVCOSA-N 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
- H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
- H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- 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
- H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
- H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法，所述的有机太阳电池由衬底、透明导电薄膜、电子传输层、界面修饰层、光活性层、空穴传输层以及高功函数阳极依次层叠组成，所述的界面修饰层为海藻酸钠膜；所述的制备方法包括如下步骤：(a)在透明导电薄膜衬底上制备电子传输层；(b)在电子传输层上,旋涂制备将海藻酸钠修饰层；(c)在修饰层上依次制备活性层、空穴传输层、阳极，得到所述太阳电池；它采用价格低廉、安全无毒的海藻酸钠作为界面修饰层，用于提高有机聚合物太阳电池中电子传输层与活性层材料之间的界面接触质量，具有结构简单，能显著提升电池性能等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法，属于光电技术领域。
背景技术
由于有机聚合物太阳电池质量轻，制备方法简单，造价低廉，可制成柔性、大面积器件等特点，受到人们的广泛关注。当前的研究热点主要集中在:聚合物活性层材料的设计合成，电池结构设计改进以实现光吸收增强，有机无机界面的修饰等等，希望得到高效的聚合物电池器件，从而实现聚合物太阳电池的商业化生产和大规模应用。
界面修饰对提高聚合物电池性能来说非常重要，这是由于电子传输层与有机聚合物活性层材料的表面能不同，浸润性不同，使得在制备电池涂膜过程中，在界面接触处易出现孔洞、涂膜不均等现象，形成载流子复合中心，导致电池效率得不到提升。目前文献报道的界面修饰材料有很多，如：conjugated polyelectrolyte, self-assembledmonolayers, polyethylenimine ethoxylated 等等。
海藻酸钠,分子式为 (C6H7NaO6)x, 白色或淡黄色粉末，从褐藻植物中提取得到，是由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸通过 1-4 糖苷键连接而成的一种线性聚合物，具有良好的安全性及生物相容性。商业化生产始于1927年，现全世界每年约生产30000吨。海藻酸钠是无毒食品，1938年被收入美国药典。海藻酸钠含有大量的—COO－，在水溶液中可表现出聚阴离子行为，有一定的黏附性，具有明显的pH敏感性，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性, 并且储量丰富、可再生，被广泛应用于医药、食品、纺织等行业。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种采用价格低廉、安全无毒的海藻酸钠作为界面修饰层，用于提高有机聚合物太阳电池中电子传输层与活性层材料之间的界面接触质量，不仅结构简单，而且能显著提升电池性能的基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池，由衬底、透明导电薄膜、电子传输层、界面修饰层、光活性层、空穴传输层以及高功函数阳极依次层叠组成，所述的界面修饰层为海藻酸钠膜。
作为优选：所述海藻酸钠膜厚度为5~20nm。
作为优选：所述衬底可选用玻璃或柔性PET；
所述透明导电薄膜为In、Sn、Zn、Cd的氧化物或Ag纳米线；
所述电子传输层为TiO2, ZnO, 包括Al、Mg、Ga、Cu掺杂ZnO的纳米颗粒、纳米桥、纳米片、纳米柱纳米结构；
所述光活性层为聚合物电子给体、受体混合薄膜，包括聚3-己基噻吩(P3HT)-富勒烯; P3HT-(indene-C60 bisadduct) ICBA, PTB7-PC71BM；
所述空穴传输层为MoO3, V2O5；
所述阳极为Ag，Au。
一种如上所述基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
(a)在透明导电薄膜衬底上制备电子传输层；
(b)在电子传输层上, 旋涂制备将海藻酸钠修饰层；
(c)在修饰层上依次制备活性层、空穴传输层、阳极，得到所述太阳电池。
作为优选：所述海藻酸钠的去离子水溶液的浓度为0.06~10 mg/ml；
所述海藻酸钠膜制备时转速为1000-5000 rpm，时间30-60 s；热处理温度为40-70℃，时间1-60分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1.本发明工艺简单，海藻酸钠储量丰富成本低廉，实验重复性好，适用于大面积商业化生产制造。
本发明将海藻酸钠用来修饰无机电子传输层与有机活性层之间界面，可提高电子传输层表面浸润性，实现界面质量优化，载流子复合几率降低，避免电池内部出现孔洞等问题，提高电池光电转换效率。
附图说明
图1为有机聚合物太阳电池结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池，由衬底1、透明导电薄膜2、电子传输层3、界面修饰层4、光活性层5、空穴传输层6以及高功函数阳极7依次层叠组成，所述的界面修饰层4为海藻酸钠膜。所述海藻酸钠膜厚度为5~20nm。
本发明优选的实施例是：
所述衬底可选用玻璃或柔性PET；
所述透明导电薄膜为In、Sn、Zn、Cd的氧化物或Ag纳米线；
所述电子传输层为TiO2, ZnO, 包括Al、Mg、Ga、Cu掺杂ZnO的纳米颗粒、纳米桥、纳米片、纳米柱纳米结构；
所述光活性层为聚合物电子给体、受体混合薄膜，包括聚3-己基噻吩(P3HT)-富勒烯; P3HT-(indene-C60 bisadduct) ICBA, PTB7-PC71BM；
所述空穴传输层为MoO3, V2O5；
所述阳极为Ag，Au。
一种如上所述基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
(a)在透明导电薄膜衬底上制备电子传输层；
(b)在电子传输层上, 旋涂制备将海藻酸钠修饰层；
(c)在修饰层上依次制备活性层、空穴传输层、阳极，得到所述太阳电池。
作为优选的实施例：所述海藻酸钠的去离子水溶液的浓度为0.06~10 mg/ml；
所述海藻酸钠膜制备时转速为1000-5000 rpm，时间30-60 s；热处理温度为40-70℃，时间1-60分钟。
实施例1：器件结构：FTO/Al-doped ZnO/SA/P3HT:PCBM/MoO3/Ag
(1) 将掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F；FTO)依次使用洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、去离子水超声清洗，烤箱80度烘干待用。将二水合醋酸锌，九水合硝酸铝溶解在浓度为3.5wt%的乙醇溶液中，其中Al3+掺杂量为1.0 at%。加入单乙醇胺为稳定剂0.1 ml，在60度热板上搅拌1 h，陈化24 h以上得到Al掺杂ZnO(即AZO)前驱液。采用转速2500 rpm，旋涂30 s将AZO前驱液旋涂在FTO玻璃衬底上，400℃热板上退火处理30 min。得到AZO电子传输层薄膜，厚度~35 nm；
(2) 将海藻酸钠 1 mg溶解在15 ml去离子水中，50℃条件下搅拌30 min。将该溶液旋涂在AZO电子传输层上，采用转速1000 rpm，旋涂时间40 s。避光，室温下放置1h自然干燥后热处理：60℃热板上5 min。得到海藻酸钠修饰层膜，厚度~5 nm；
(3) 将10 mg P3HT和8 mg PCBM溶解在1 ml氯苯中，避光搅拌12 h，采用转速800rpm，时间20 s在海藻酸钠修饰层上旋涂两遍。得到有机活性层，厚度~180 nm；
(4) 采用常规蒸镀的方式，在10-4Pa条件下蒸镀空穴传输层MoO35 nm，Ag电极100nm。完成后进行器件退火处理，120℃，10 min。得到所述海藻酸钠修饰的有机太阳电池。
对比例1：器件结构：FTO/Al-doped ZnO/P3HT:PCBM/MoO3/Ag
(1) 将掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F；FTO)依次使用洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、去离子水超声清洗，烤箱80度烘干待用。将二水合醋酸锌，九水合硝酸铝溶解在浓度为3.5 wt%的乙醇溶液中，其中Al3+掺杂量为1.0 at%。加入单乙醇胺为稳定剂0.1 ml，在60度热板上搅拌1 h，陈化24 h以上得到Al掺杂ZnO(即AZO)前驱液。采用转速2500 rpm，旋涂30 s将AZO前驱液旋涂在FTO玻璃衬底上，400℃热板上退火处理30 min。得到AZO电子传输层薄膜，厚度~35 nm；
(2) 将10 mg P3HT和8 mg PCBM溶解在1 ml氯苯中，避光搅拌12 h，采用转速800rpm，时间20 s在AZO电子传输层上旋涂两遍。得到有机活性层，厚度~180 nm；(3) 采用常规蒸镀的方式，在10-4Pa条件下蒸镀空穴传输层MoO35 nm，Ag电极100 nm。完成后进行器件退火处理，120℃，10 min。得到所述实施例1无海藻酸钠修饰的对比电池。
实施例2：器件结构：FTO/Mg-doped ZnO 纳米柱/SA/P3HT:PCBM/V2O5/Ag
(1) 将掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F；FTO)依次使用洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、去离子水超声清洗，烤箱80度烘干待用。
将1g醋酸锌溶解在30 ml乙醇溶液中，旋涂在洗净的FTO玻璃衬底上，400℃条件下热退火处理1 h，得到ZnO种子层。厚度约20 nm。将醋酸锌，硝酸镁溶解在浓度为去离子水中，加入六亚甲基四胺（HMT），其中Zn/Mg/HMT的摩尔比为 0.9:0.1:1，制得纳米柱生长液。将ZnO种子层面朝下浸入在纳米柱生长液中。将生长液及种子层一同放入特氟龙水热釜中，在90℃烤箱中生长2 h，然后取出样品在80℃干燥箱中烘干待用。得到Mg掺杂ZnO纳米柱电子传输层，厚度~50 nm。
将海藻酸钠 1.5 mg溶解在20 ml去离子水中，50℃条件下搅拌30 min。将该溶液旋涂在Mg掺杂ZnO电子传输层上，采用混合转速300 rpm 10 s 及1000 rpm，20 s。避光，室温下放置1h自然干燥后，热处理：60℃热板5 min。得到海藻酸钠修饰层，厚度~10 nm；
(3) 将20 mg P3HT和16 mg PCBM溶解在1 ml氯苯中，避光搅拌12 h，采用转速400rpm，时间20 s旋涂在海藻酸钠修饰层上。得到有机活性层，厚度~220 nm；
(4) 采用常规蒸镀的方式，在10-4Pa条件下蒸镀空穴传输层V2O55 nm，Ag电极100nm。完成后进行器件退火处理，120℃，10 min。得到所述海藻酸钠修饰的有机太阳电池。
对比例2：器件结构：FTO/Mg-doped ZnO 纳米柱/P3HT:PCBM/V2O5/Ag
(1) 将掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F；FTO)依次使用洗洁精、去离子水、乙醇、丙酮、去离子水超声清洗，烤箱80度烘干待用。
将1g醋酸锌溶解在30 ml乙醇溶液中，旋涂在洗净的FTO玻璃衬底上，400℃条件下热退火处理1 h，得到ZnO种子层。厚度约20 nm。将醋酸锌，硝酸镁溶解在浓度为去离子水中，加入六亚甲基四胺（HMT），其中Zn/Mg/HMT的摩尔比为 0.9:0.1:1，制得纳米柱生长液。将ZnO种子层面朝下浸入在纳米柱生长液中。将生长液及种子层一同放入特氟龙水热釜中，在90℃烤箱中生长2 h，取出样品在80℃干燥箱中烘干待用。得到Zn0.9Mg0.1O纳米柱电子传输层，厚度~50 nm。
将20 mg P3HT和16 mg PCBM溶解在1 ml氯苯中，避光搅拌12 h，采用转速400rpm，时间20 s旋涂在电子传输层上。得到有机活性层，厚度~220 nm；
(4) 采用常规蒸镀的方式，在10-4Pa条件下蒸镀空穴传输层V2O55 nm，Ag电极100nm。完成后进行器件退火处理，120℃，10 min。得到所述实施例2无海藻酸钠修饰的对比电池。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-2作为代表说明本发明申请优异之处。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池，由衬底、透明导电薄膜、电子传输层、界面修饰层、光活性层、空穴传输层以及高功函数阳极依次层叠组成，其特征在于：所述的界面修饰层为海藻酸钠膜。
2.根据权利要求1所述基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池，其特征在于：所述海藻酸钠膜厚度为5~20nm。
3.根据权利要求1所述基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池，其特征在于：
所述衬底可选用玻璃或柔性PET；
所述透明导电薄膜为In、Sn、Zn或Cd的氧化物或Ag纳米线；
所述电子传输层为TiO2, ZnO, 包括Al、Mg、Ga或Cu掺杂ZnO的纳米颗粒、纳米桥、纳米片或纳米柱结构；
所述光活性层为聚合物电子给体、受体混合薄膜，包括聚3-己基噻吩(P3HT)-富勒烯，P3HT-(indene-C60 bisadduct) ICBA，PTB7-PC71BM；
所述空穴传输层为MoO3, V2O5；
所述阳极为Ag，Au。
4.一种如权利要求1所述基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：
(a)在透明导电薄膜衬底上制备电子传输层；
(b)在电子传输层上, 旋涂制备将海藻酸钠修饰层；
(c)在修饰层上依次制备活性层、空穴传输层、阳极，得到所述太阳电池。
5.根据权利要求4所述的基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池的制备方法，其特征在于：所述海藻酸钠的去离子水溶液的浓度为0.06~10 mg/ml；
所述海藻酸钠膜制备时转速为1000-5000 rpm，时间30-60 s；热处理温度为40-70 ℃，时间1-60分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811314232.9A CN109585656B (zh) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | 一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811314232.9A CN109585656B (zh) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | 一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109585656A CN109585656A (zh) | 2019-04-05 |
| CN109585656B true CN109585656B (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=65921601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811314232.9A Active CN109585656B (zh) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | 一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109585656B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110611030A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-24 | 常熟理工学院 | 具有阵列结构电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
| CN113410388B (zh) * | 2021-05-19 | 2022-07-26 | 华南理工大学 | 一种界面修饰有机太阳能电池及其制备方法 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102005537A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-04-06 | 天津理工大学 | 一种以苯甲酸锂为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法 |
| CN102017217A (zh) * | 2008-04-28 | 2011-04-13 | 大日本印刷株式会社 | 具有空穴注入传输层的器件及其制造方法、以及用于形成空穴注入传输层的墨液 |
| JP2012079869A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Fujifilm Corp | 有機薄膜太陽電池 |
| JP2012243549A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 色素増感太陽電池 |
| CN103956430A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-30 | 南开大学 | 一种倒结构聚合物太阳电池及其制备方法 |
| KR101458565B1 (ko) * | 2013-10-10 | 2014-11-10 | 재단법인대구경북과학기술원 | 유기 태양전지 및 이의 제조방법 |
| JP2015101652A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社村田製作所 | 蛍光材料、蛍光体、及び蛍光体の製造方法 |
| CN104785133A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 天津大学 | 海藻酸钠-两性离子修饰氧化石墨烯杂化复合膜及制备和应用 |
| CN105489382A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-13 | 青岛能迅新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池光阳极传输层浆料及其制备方法 |
| CN105552234A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-04 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种用于3d打印成型的钙钛矿光伏复合材料及其制备方法 |
| CN106025069A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中山大学 | 一种基于微波制备环境友好界面修饰层及其在制备聚合物太阳能电池中的应用 |
| CN107445966A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-12-08 | 南京邮电大学 | 一种双边开环富勒烯阴极界面修饰材料及制备方法与应用 |
| CN107623071A (zh) * | 2017-08-23 | 2018-01-23 | 西安电子科技大学 | 低温Si与有机叠层的太阳能电池及制备方法 |
| KR20180105985A (ko) * | 2017-03-16 | 2018-10-01 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 유기 태양전지 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5425438B2 (ja) * | 2008-10-06 | 2014-02-26 | 住友化学株式会社 | フラーレン誘導体 |
| KR20110051821A (ko) * | 2009-11-11 | 2011-05-18 | 한국기계연구원 | 유기태양전지의 Ｐ형 전도막으로 사용되는 ＮｉＯ 전도막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광전변환효율이 향상된 유기태양전지 |
-
2018
- 2018-11-06 CN CN201811314232.9A patent/CN109585656B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102017217A (zh) * | 2008-04-28 | 2011-04-13 | 大日本印刷株式会社 | 具有空穴注入传输层的器件及其制造方法、以及用于形成空穴注入传输层的墨液 |
| CN102005537A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-04-06 | 天津理工大学 | 一种以苯甲酸锂为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法 |
| JP2012079869A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Fujifilm Corp | 有機薄膜太陽電池 |
| JP2012243549A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 色素増感太陽電池 |
| KR101458565B1 (ko) * | 2013-10-10 | 2014-11-10 | 재단법인대구경북과학기술원 | 유기 태양전지 및 이의 제조방법 |
| JP2015101652A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社村田製作所 | 蛍光材料、蛍光体、及び蛍光体の製造方法 |
| CN103956430A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-30 | 南开大学 | 一种倒结构聚合物太阳电池及其制备方法 |
| CN104785133A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 天津大学 | 海藻酸钠-两性离子修饰氧化石墨烯杂化复合膜及制备和应用 |
| CN105489382A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-13 | 青岛能迅新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池光阳极传输层浆料及其制备方法 |
| CN105552234A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-04 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种用于3d打印成型的钙钛矿光伏复合材料及其制备方法 |
| CN106025069A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中山大学 | 一种基于微波制备环境友好界面修饰层及其在制备聚合物太阳能电池中的应用 |
| KR20180105985A (ko) * | 2017-03-16 | 2018-10-01 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 유기 태양전지 및 이의 제조 방법 |
| CN107445966A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-12-08 | 南京邮电大学 | 一种双边开环富勒烯阴极界面修饰材料及制备方法与应用 |
| CN107623071A (zh) * | 2017-08-23 | 2018-01-23 | 西安电子科技大学 | 低温Si与有机叠层的太阳能电池及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109585656A (zh) | 2019-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101727879B1 (ko) | 공기 중에 안정한 유-무기 나노입자 하이브리드 태양전지 | |
| KR101648846B1 (ko) | 삼중 코어쉘 나노입자의 제조 및 이를 포함하는 태양전지 | |
| CN108767117B (zh) | 一种基于碳量子点掺杂反溶剂钝化晶界缺陷的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN106233483B (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| CN109585656B (zh) | 一种基于海藻酸钠修饰的有机太阳电池及制备方法 | |
| CN103811663A (zh) | 一种免退火的有机太阳能电池及其制备方法 | |
| CN106653927B (zh) | 一种基于Cs2SnI6＆CH3NH3PbI3体异质结的太阳能电池的制备方法 | |
| CN109065724B (zh) | 一种Mo-二氧化钛-AgNWs柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| Salem et al. | Inverted polymer solar cell based on MEH-PPV/PC61BM coupled with ZnO nanoparticles as electron transport layer | |
| CN109107612A (zh) | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/生物质碳/SnO2-x纳米复合材料的制备方法 | |
| JP7185209B2 (ja) | 超薄プラズモニック太陽電池、それらの製造方法、及び使用 | |
| CN102509769B (zh) | 基于低温制备的Ag2S片状纳米晶阵列与P3HT杂化的薄膜光电转换器件 | |
| CN109216552B (zh) | 一种Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法与在太阳能电池的应用 | |
| Mwankemwa et al. | Effects of vertically aligned ZnO nanorods surface morphology on the ambient-atmosphere fabricated organic solar cells | |
| CN107732014B (zh) | 一种基于三元无机体型异质结薄膜的太阳电池及其制备方法 | |
| Fakharan et al. | Fabrication of non-fullerene P3HT/Agx-TiO2 based polymer solar cells with high open circuit voltage | |
| CN102983275A (zh) | 具有水溶性五氧化二钒空穴传输层的聚合物太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109851571B (zh) | 一种共轭有机小分子界面修饰材料、制备方法及其构成的有机太阳电池 | |
| CN101692481B (zh) | 一种平面-本体异质结集成结构太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103730536B (zh) | 一种稀土硫化物量子点太阳能电池的制备及其应用 | |
| KR102009045B1 (ko) | 키토산 함유 유기물층을 포함하는 유기태양전지 단위소자 | |
| CN102280586A (zh) | 反转结构的聚合物太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103594633B (zh) | 一种氧化铈作为阴极修饰材料在聚合物太阳电池中的应用 | |
| Rao et al. | An outlook on zero-dimensional nanocarbons as components of DSSC | |
| Bai et al. | Organometal halide perovskites for photovoltaic applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |