CN109686845A - 一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池及其制备方法，属于有机光电器件技术领域。从下至上，由ITO导电玻璃阴极、PFN阴极缓冲层、PTB7‑Th：FOIC有源层、MoO3阳极缓冲层、Ag阳极、WO3/Pt气致变色结构层组成；有源层受体材料FOIC在可见光到近红外区(600～950nm)具有很强的光吸收，消光系数可以高达2×105m‑ 1cm‑1，低带隙为1.32eV，且具有较高电子迁移率1.2×10‑3cm2V‑1s‑1。WO3薄膜在着色态时对太阳光谱的红外和可见波段有很强的吸收，将其与半透明聚合物太阳能电池器件相结合，在通入氢气的情况下，器件对可见光和红外区域的光吸收将显著增强，从而达到提高光电转换效率的目的。

Description

一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池及其制备 方法
技术领域
本发明属于有机光电器件技术领域，具体涉及一种带有WO3/Pt纳米粒子结构的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池及其制备方法。
背景技术
聚合物太阳能电池(PSCs)因具有质量轻、可溶液法处理和大规模生产的突出优点，使其受到广泛的研究并成为最具潜力的光伏技术之一。近些年，半透明聚合物太阳能电池(ST-PSCs)在科学和工业领域引起了越来越多的关注，因为其可以作为发电窗大面积应用于建筑物，汽车或自供电温室。但半透明聚合物太阳能电池的功能仍然比较单一，一般只具备光电转换和透射太阳光这两个功能，无法满足其日益扩大的应用需求，尤其是具有变色功能的半透明太阳能电池，它有着非常广阔的应用前景，但是对它的研究和探索却是一片空白。此外，半透明太阳能电池的能量转换效率(PCE)和平均可见光透射率(AVT)之间的矛盾使其效率远远落后于不透明的聚合物太阳能电池。为了解决这些问题，尝试设计多功能半透明聚合物太阳能电池器件，选择吸收边延伸到近红外波长范围的窄带隙非富勒烯受体作为获得体异质结薄膜中近红外光的关键材料，巧妙提高器件光吸收和可见光透射率，通过协同材料和光学工程策略，引入WO3/Pt气致变色结构，以展示一种具有多功能应用特性的高性能半透明聚合物太阳能电池。
发明内容
本发明的目的是采用简单的工艺提供一种带有WO3/Pt纳米粒子结构的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池及其制备方法。
该半透明聚合物太阳能电池器件结构从下至上，由通过购买得到的ITO导电玻璃阴极、PFN阴极缓冲层、PTB7-Th:FOIC有源层、MoO3阳极缓冲层、Ag阳极、WO3/Pt气致变色结构层组成；利用文献《Fused Tris(thienothiophene)-Based Electron Acceptor withStrong Near-Infrared Absorption for High-Performance As-Cast Solar Cells》中已合成的稠合八环电子受体FOIC在可见光到近红外区(600～950nm)具有很强的光吸收，消光系数可以高达2×105m-1cm-1，低带隙为1.32eV，且具有较高电子迁移率1.2×10-3cm2V-1s-1。在实验中，将购买得到的给体材料PTB7-Th(poly[4,8-bis(5(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b’]dithiopheneco-3-fluorothieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate]，聚[4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-B:4,5-B']噻吩-3-氟[3,4-b]噻吩-2-甲酸])与合成受体材料FOIC按照1：1.2～2.0的质量比混合后，其薄膜在可见光区域表现出相对较低的光吸收，在近红外区域展现出较强吸收，这样可以使半透明聚合物太阳能器件在具有较高的平均可见光透射率的情况下，在近红外区域仍然有很高的光电转换效率，巧妙的解决平均可见光透射率和能量转换效率之间的矛盾。此外，在半透明聚合物太阳能电池器件结构外部整合WO3/Pt纳米粒子结构，引入气致变色的功能，WO3金属氧化物在接触氢气后发生可逆化学反应，能与氢气结合形成新的化合物蓝色钨青铜结构(HXWO4)，物质内部成分的变化导致其外观颜色随之改变，反应后薄膜的颜色会由原来的透明变为蓝色，从而引起材料光学特性上的变化。但进一步研究发现，这类金属氧化物薄膜同氢气反应速度较慢，且对氢气的选择性还不太理想，对此，常通过在薄膜表面沉积一层Pt纳米粒子，通过Pt来实现对氢气的离解，从而加速氢气与WO3金属氧化物的结合过程，起到催化剂的作用。WO3薄膜在着色态时对太阳光谱的红外和可见波段有很强的吸收，将其与半透明聚合物太阳能电池器件相结合，在通入氢气的情况下，器件对可见光和红外区域的光吸收将显著增强，从而达到提高光电转换效率的目的。
本发明所述的是一种带有WO3/Pt纳米粒子结构具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗15～30min，通入氮气干燥20～40min，作为阴极1待用；
2.将阴极缓冲层材料PFN(poly[(9,9-bis(3′-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9–dioctylfluorene)]，聚[(9,9-二(3'-(N,N-二甲氨基)丙基)-2,7-芴)-2,7-(9,9-二辛基芴)])溶解在甲醇溶液中，配置成浓度为0.5～1mg mL-1的溶液，随后在每毫升PFN溶液中添加5～20μL乙酸，待其搅拌均匀后，旋涂在阴极1上，旋涂转速为2000～5000rpm，旋涂时间为30～50s，得到的PFN阴极缓冲层2的厚度为2～4nm；
3.有源层是半透明聚合物太阳能电池的吸光层，平整均匀的有源层是获得高效率太阳能电池的基础，实验中使用聚合物材料制备体异质结太阳能电池的有源层。将质量比为1：1.5的给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC混合后溶解在氯苯(CB)与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中，混合溶剂中氯苯(CB)的体积百分含量为95～97％，其余为1,8-二碘辛烷；给体材料和受体材料的总浓度为15～25mg mL-1；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层2上，旋涂速度为1500～2500rpm，旋涂时间为50～80s，得到有源层3的厚度为80～150nm；
4.通过物体气相沉积法，即高真空蒸发的方法在有源层3上制备阳极缓冲层4：在多源有机气相分子沉积系统中，在3×10-4～8×10-5Pa真空条件下，在有源层3上蒸镀厚度为3～5nm的MoO3薄膜；
5.通过高真空蒸发的方法在阳极缓冲层4上制备阳极：在多源有机气相分子沉积系统中，3×10-4～8×10-5Pa高真空条件下，在阳极缓冲层4上蒸镀厚度为10～20nm的Ag，得到阳极5；
6.通过真空蒸发的方法在阳极5上制备WO3薄膜：在多源有机气相分子沉积系统中，在3×10-4～8×10-5Pa高真空条件下，在阳极5上蒸镀厚度为100～150nm的WO3薄膜，得到WO3薄膜6；
7.通过真空溅射的方法在WO3薄膜上溅射Pt纳米粒子，溅射时间为50～70s，得到在WO3薄膜上均匀分布的Pt纳米粒子7，从而制备得到本发明所述的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池器件。
本发明利用高真空蒸镀法在器件的Ag电极外侧添加WO3薄膜，随后利用溅射法在WO3上溅射Pt纳米粒子做催化剂，整体器件制备完成后，通入氢气，由于WO3薄膜具有气致变色特性，原本浅蓝色的半透明聚合物太阳能电池器件瞬间变为深蓝色，在着色状态时，发生还原反应，W由+6价变为+5价；此时，撤去氢气，则会发生可逆反应，整体器件颜色会由深蓝色褪色为浅蓝色，即在褪色状态时，发生氧化反应，W由+5价变为+6价，此过程着色效率高、可逆性好、响应时间短、寿命长且成本低。此外，WO3薄膜在Pt的催化下通氢气着色状态时，对太阳光谱的红外和可见波段有很强的吸收，这对半透明聚合物太阳能电池器件的光吸收有着显著的提高。与没有添加WO3/Pt纳米粒子结构的器件相比，具有气致变色功能的器件的短路电流密度和能量转换效率都有所提高，详见表1。
表1：添加不同厚度WO3/Pt并通入氢气的半透明聚合物太阳能电池器件与未添加该结构的器件的光伏参数比较数据：
具有不同结构的半透明聚合物太阳能电池器件：器件A结构为ITO/PFN/PTB7-Th:FOIC/MoO3/Ag；器件B、C和D在器件A的基础上添加了不同厚度的气致变色结构WO3/Pt，整体器件结构为：ITO/PFN/PTB7-Th:FOIC/MoO3/Ag/WO3/Pt，器件B的WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为50s；器件C的WO3厚度为100nm，Pt溅射时间为60s；器件D的WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为60s，并对器件B，C和D通入氢气。
从表1可以看出，对比器件A的短路电流密度(JSC)为18.47mA cm-2，开路电压(VOC)为0.73V，填充因子(FF)为65.41％，能量转换效率(PCE)为8.85％，平均可见光透射率(AVT)为35.03％；器件B的短路电流密度为18.97mA cm-2，开路电压为0.73V，填充因子为65.32％，能量转换效率为9.15％，平均可见光透射率为30.62％器件；器件C的短路电流密度为19.38mA cm-2，开路电压为0.73V，填充因子为65.58％，能量转换效率为9.36％，平均可见光透射率为28.46％；器件D的短路电流密度为20.02mA cm-2，开路电压为0.73V，填充因子为65.94％，能量转换效率为9.82％，平均可见光透射率为24.32％。由器件B-D可以推算出，器件D的气致变色结构WO3/Pt厚度是最优厚度，对其通入氢气，器件颜色由浅蓝色变为深蓝色，发生了最为明显的气致变色现象。
附图说明
图1：本发明所述一种带有WO3/Pt纳米粒子结构的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池的结构示意图；各部分名称为：ITO导电玻璃1、PFN阴极缓冲层2、PTB7-Th：FOIC聚合物有源层3、MoO3阳极缓冲层4、Ag阳极5、WO3薄膜6、Pt纳米粒子7。
图2：实施例1制备的WO3/Pt纳米粒子结构的原子力显微镜(AFM)图像。如图所示，通过溅射的方法将Pt纳米粒子生长在WO3薄膜上，Pt并没有在其表面形成薄膜，而是以纳米粒子的形式存在，分布均匀，对器件通入氢气后，通过Pt纳米粒子来实现对氢气的离解，从而加速氢气与WO3金属氧化物的结合过程，能够很好的起到催化剂的作用，最终使半透明器件发生气致变色现象，显著提高可见到近红外波段的光吸收，从而达到提高半透明聚合物太阳能电池器件性能的作用。
图3：实施例1制备的带有WO3/Pt气致变色结构的器件在没有通入氢气和通入0.5％、1％、2％、3％和4％(体积浓度)不同浓度氢气时的透射光谱图。因为氢气爆炸极限是4.0％～75.6％(体积浓度)，所以实验中对器件通入的氢气最大浓度为4％。未通入氢气时，器件表现出了极高的透射率，此时的器件是透明的，随着通入氢气浓度的不断增加，器件表现出由浅蓝至深蓝的颜色变化，透射率逐渐下降，尤其在500～900nm的可见到近红外波长范围内，这意味着在这段光谱范围内器件对光子的吸收也在不断提高，将此结构应用于半透明聚合物太阳能电池中会提高可见至近红外光谱的光吸收，从而达到提高器件光电转换效率的目的。
图4：实施例1制备的WO3/Pt气致变色结构的器件在没有通入氢气和通入0.5％、1％、2％、3％和4％(体积浓度)不同浓度氢气时的颜色变化图片。在字母“JLU”衬底上，随着氢气浓度的升高，器件的颜色由最初未通氢气时表现出的透明色，逐渐变成浅蓝色，中蓝色，蓝色逐渐加深，直至氢气浓度为4％时表现出了深蓝色。器件在通入不同浓度氢气时表现出的颜色变化与透射光谱的曲线完全一致。
图5：实施例2-5制备的有源层给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC的吸收光谱图。如图所示，给体材料PTB7-Th在可见光波段700nm处有很强的吸收峰，主要吸收范围也在可见光范围内，受体材料FOIC在近红外波段850nm处有强吸收峰，主要吸收范围集中在近红外光谱区域，给受体材料混合后作为半透明聚合物太阳能电池器件的有源层，使器件在可见光波段吸收较弱，所以这部分的光子主要用于提升半透明器件的平均可见光透射率，而在近红外波段，器件对于光子吸收很强，所以这部分光子用于提高器件的光电转换效率。因此，利用PTB7-Th:FOIC混合材料作为有源层的半透明聚合物太阳能电池器件既可以得到较高的平均可见光透射率，又可以保证能量转换效率不被损失。
图6：实施例2-5制备的未带有和带有WO3/Pt纳米粒子结构层的半透明聚合物太阳能电池器件在100mw cm-2的AM1.5G标准太阳光照下测得了J-V特性曲线。如图所示，结合图表1可知，对比器件A的短路电流密度为18.47mA cm-2，开路电压为0.73V，填充因子为65.41％，能量转化效率为8.85％；器件B、C和D在Ag电极外添加了不同厚度的WO3/Pt结构并通入氢气，器件D(WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为60s)的颜色由浅蓝色变为深蓝色，发生了最为明显气致变色现象，因此器件D也获得了最优的性能，短路电流密度为20.02mA cm-2，开路电压为0.73V，填充因子为65.94％，功率转化效率为9.82％，平均可见光透射率为24.32％。器件B(WO3厚度分别为120nm，Pt溅射时间分别为50s)和C(WO3厚度100nm，Pt溅射时间分别为60s)在通入氢气后也发生了轻微的变色现象，但是颜色变化并不是很明显，且着色和褪色时间相对较长，它们的短路电流密度分别为18.97和19.38mA cm-2，能量转换效率分别为9.15％和9.36％。因此在器件结构中引入了气致变色结构WO3/Pt后，再通入氢气，器件的短路电流密度有着显著的提高，且变色结构中WO3/Pt的厚度对器件性能也有一定的影响，从图中我们可以清晰的比较，本发明制备的半透明聚合物太阳能电池加入WO3/Pt有效地提高了太阳能电池的性能。。
图7：实施例2制备的未带有WO3/Pt气致变色结构的半透明聚合物太阳能电池器件与实施例3-5制备的带有不同厚度WO3/Pt结构的聚合物太阳能电池对比的外量子效率(IPCE)特性曲线。如图所示，随着引入WO3/Pt结构并通入氢气，器件发生气致变色反应，IPCE特性曲线在可见光长波段和近红外波段有着明显提高，器件D(WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为60s)显示出最高的IPCE值超过80％。IPCE光谱曲线变化趋势与图3气致变色后器件的透射光谱很好的吻合。器件D中，WO3薄膜在Pt的催化下通入氢气着色状态时，对太阳光谱的红外和可见波段有很强的吸收，从而有效的提高了半透明聚合物太阳能电池器件的外量子效率。
图8：实施例2制备的未带有WO3/Pt气致变色结构的半透明聚合物太阳能电池器件与实施例3-5制备的带有不同厚度WO3/Pt结构的聚合物太阳能电池整体器件的透射光谱，平均可见光透射率(AVT)从380到760nm进行计算。如图所示，与对照器件A相比(实施例2制备)，器件D(实施例5制备)的透射光谱从380-780nm明显减小，AVT从35.03％降低至24.32％。带有WO3/Pt结构的半透明电池器件D(WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为60s)，在通入氢气后，迅速发生了明显气致变色反应，器件对可见光的长波段吸收明显增强，在透射光谱中即表现为透射率降低，更多的光子被半透明聚合物太阳能电池器件的有源层利用，从而更好的提高其性能。对于器件B(WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为50s)和C(WO3厚度为100nm，Pt溅射时间为60s)，通入氢气后，发生了不完全的气致变色反应，颜色不同程度轻微的变化也导致了可见光平均透射率的少许下降。
图9：实施例5制备的带有WO3/Pt气致变色结构的半透明聚合物太阳能电池器件的图案化处理。在器件A上高真空蒸镀WO3薄膜后，在薄膜上黏贴上“JLU”图案，随后溅射Pt纳米粒子，再撕下“JLU”图案，然后通入氢气，器件瞬间发生气致变色反应，溅射到Pt催化剂的部分由原本器件的浅蓝色变为深蓝色，而未被溅射Pt纳米粒子的部分则继续保留原本器件的颜色，从而形成鲜明的深浅色差，实现了可变色半透明聚合物太阳能电池器件的图案化设计，从而使其拥有更为广泛的应用价值。
图10：实施例5制备的带有WO3/Pt气致变色结构的半透明聚合物太阳能电池器件的响应时间图谱。对器件D(WO3厚度为120nm，Pt溅射时间为60s)通入氢气，记录其着色时间，再对器件撤去氢气，通入氮气，记录其褪色时间。如图所示，器件D的着色时间为0.93s，褪色时间为0.74s，可见器件对氢气高度灵敏，可以迅速完成着色和褪色的过程。此外，对器件D进行了反复多次的变色测试，器件均表现出灵敏的着色、褪色反应，可逆性好，重复性强，具有很好的应用价值。
具体实施方式
实施例1：
1.将透明玻璃(glass)依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min，通入氮气干燥30min后待用；
2.通过真空蒸发的方法在透明玻璃上制备WO3薄膜：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在透明玻璃上蒸镀厚度为120nm的WO3薄膜；
3.通过真空溅射的方法在WO3薄膜上溅射Pt纳米粒子，溅射时间为60s，得到在WO3上均匀分布的催化剂Pt纳米粒子，从而制备得到带有WO3/Pt结构，仅具有气致变色功能的器件。
实施例2：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min，通入氮气干燥30min后待用；
2.将阴极缓冲层材料PFN溶解在甲醇溶液中，配置成浓度为0.8mg mL-1的溶液，随后在每毫升PFN溶液中添加10μL乙酸溶液，待其搅拌均匀后，旋涂在ITO上，匀胶机的旋涂转速为3500rpm，旋涂的时间为60s，得到的阴极缓冲层PFN薄膜的厚度为3nm；
3.有源层是半透明聚合物太阳能电池的吸光层，平整均匀的有源层是获得高效率太阳能电池的基础，实验中使用聚合物材料制备体异质结太阳能电池的有源层。将质量比为1:1.5的给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC混合后溶解在氯苯(CB)与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中；混合溶剂中，氯苯(CB)的体积百分含量为96％，其余为1,8-二碘辛烷；给体材料和受体材料的总浓度为20mg mL-1；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层PFN上，旋涂的速度为2000rpm，旋涂的时间为65s，得到聚合物有源层PTB7-Th:FOIC薄膜的厚度为120nm；
4.通过物体气相沉积法，即高真空蒸发的方法在有源层PTB7-Th：FOIC上制备阳极缓冲层MoO3：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa条件下，在有源层上蒸镀厚度为4nm的阳极缓冲层MoO3；
5.通过高真空蒸发的方法在阳极缓冲层MoO3上制备阳极：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在MoO3上蒸镀厚度为15nm的Ag电极，从而制备得到作为对比器件的半透明聚合物太阳能电池。
实施例3：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min，通入氮气干燥30min后待用；
2.将阴极缓冲层材料PFN溶解在甲醇溶液中，配置成浓度为0.8mg mL-1的溶液，随后在每毫升PFN溶液中添加10μL乙酸溶液，待其搅拌均匀后，旋涂在ITO上，旋涂转速为3500rpm，旋涂的时间为60s，得到的阴极缓冲层PFN薄膜的厚度为3nm；
3.有源层是半透明聚合物太阳能电池的吸光层，平整均匀的有源层是获得高效率太阳能电池的基础，实验中使用聚合物材料制备体异质结太阳能电池的有源层。将质量比为1:1.5的给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC混合后溶解在氯苯(CB)与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中；混合溶剂中，氯苯(CB)的体积百分含量为96％，其余为1,8-二碘辛烷；给体材料和受体材料的总浓度为20mg mL-1；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层PFN上，旋涂的速度为2000rpm，旋涂的时间为65s，得到聚合物有源层PTB7-Th:FOIC薄膜的厚度为120nm；
4.通过物体气相沉积法，即高真空蒸发的方法在有源层PTB7-Th：FOIC上制备阳极缓冲层MoO3：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa条件下，在有源层上蒸镀厚度为4nm的阳极缓冲层MoO3；
5.通过高真空蒸发的方法在阳极缓冲层MoO3上制备阳极：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在MoO3上蒸镀厚度为15nm的Ag电极；
6.通过真空蒸发的方法在透明玻璃上制备WO3薄膜：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在阳极Ag上蒸镀厚度为120nm的WO3薄膜；
7.通过真空溅射的方法在WO3薄膜上溅射Pt纳米粒子，溅射时间为50s，得到在WO3上均匀分布的催化剂Pt纳米粒子，从而制备得到本发明所述的带有WO3/Pt结构的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池。
实施例4：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min，通入氮气干燥30min后待用；
2.将阴极缓冲层材料PFN溶解在甲醇溶液中，配置成浓度为0.8mg mL-1的溶液，随后在每毫升PFN溶液中添加10μL乙酸溶液，待其搅拌均匀后，旋涂在ITO上，旋涂转速为3500rpm，旋涂的时间为60s，得到的阴极缓冲层PFN薄膜的厚度为3nm；
3.有源层是半透明聚合物太阳能电池的吸光层，平整均匀的有源层是获得高效率太阳能电池的基础，实验中使用聚合物材料制备体异质结太阳能电池的有源层。将质量比为1:1.5的给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC混合后溶解在氯苯(CB)与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中；混合溶剂中，氯苯(CB)的体积百分含量为96％，其余为1,8-二碘辛烷；给体材料和受体材料的总浓度为20mg mL-1；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层PFN上，旋涂的速度为2000rpm，旋涂的时间为65s，得到聚合物有源层PTB7-Th:FOIC薄膜的厚度为120nm；
4.通过物体气相沉积法，即高真空蒸发的方法在有源层PTB7-Th：FOIC上制备阳极缓冲层MoO3：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa条件下，在有源层上蒸镀厚度为4nm的阳极缓冲层MoO3；
5.通过高真空蒸发的方法在阳极缓冲层MoO3上制备阳极：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在MoO3上蒸镀厚度为15nm的Ag电极；
6.通过真空蒸发的方法在透明玻璃上制备WO3薄膜：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在阳极Ag上蒸镀厚度为100nm的WO3薄膜；
7.通过真空溅射的方法在WO3薄膜上溅射Pt纳米粒子，溅射时间为60s，得到在WO3上均匀分布的催化剂Pt纳米粒子，从而制备得到本发明所述的带有WO3/Pt结构的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池。
实施例5：
1.将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min，通入氮气干燥30min后待用；
2.将阴极缓冲层材料PFN溶解在甲醇溶液中，配置成浓度为0.8mg mL-1的溶液，随后在每毫升PFN溶液中添加10μL乙酸溶液，待其搅拌均匀后，旋涂在ITO上，旋涂转速为3500rpm，旋涂的时间为60s，得到的阴极缓冲层PFN薄膜的厚度为3nm；
3.有源层是半透明聚合物太阳能电池的吸光层，平整均匀的有源层是获得高效率太阳能电池的基础，实验中使用聚合物材料制备体异质结太阳能电池的有源层。将质量比为1:1.5的给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC混合后溶解在氯苯(CB)与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中；混合溶剂中，氯苯(CB)的体积百分含量为96％，其余为1,8-二碘辛烷；给体材料和受体材料的总浓度为20mg mL-1；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层PFN上，旋涂的速度为2000rpm，旋涂的时间为65s，得到聚合物有源层PTB7-Th:FOIC薄膜的厚度为120nm；
4.通过物体气相沉积法，即高真空蒸发的方法在有源层PTB7-Th：FOIC上制备阳极缓冲层MoO3：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa条件下，在有源层上蒸镀厚度为4nm的阳极缓冲层MoO3；
5.通过高真空蒸发的方法在阳极缓冲层MoO3上制备阳极：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在MoO3上蒸镀厚度为15nm的Ag电极；
6.通过真空蒸发的方法在透明玻璃上制备WO3薄膜：在多源有机气相分子沉积系统中，在1.5×10-4Pa高真空条件下，在阳极Ag上蒸镀厚度为120nm的WO3薄膜；
7.通过真空溅射的方法在WO3薄膜上溅射Pt纳米粒子，溅射时间为60s，得到在WO3上均匀分布的催化剂Pt纳米粒子，从而制备得到本发明所述的带有WO3/Pt结构的具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池。

Claims (3)

1.一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池的制备方法，其步骤如下：
1)将ITO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗15～30min，通入氮气干燥20～40min，作为阴极(1)待用；
2)将阴极缓冲层材料PFN溶解在甲醇溶液中，配置成浓度为0.5～1mg mL-1的溶液，随后在每毫升PFN溶液中添加5～20μL乙酸，待其搅拌均匀后，旋涂在阴极(1)上，旋涂转速为2000～5000rpm，旋涂时间为30～50s，得到的PFN阴极缓冲层(2)的厚度为2～4nm；
3)将质量比为1：1.5的给体材料PTB7-Th和受体材料FOIC混合后溶解在氯苯与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中，给体材料和受体材料的总浓度为15～25mg mL-1；然后将混合溶液旋涂在阴极缓冲层(2)上，旋涂速度为1500～2500rpm，旋涂时间为50～80s，得到有源层3的厚度为80～150nm；
4)在3×10-4～8×10-5Pa真空条件下，在有源层(3)上蒸镀厚度为3～5nm的MoO3薄膜，得到阳极缓冲层(4)；
5)在3×10-4～8×10-5Pa高真空条件下，在阳极缓冲层(4)上蒸镀厚度为10～20nm的Ag，得到阳极(5)；
6)在3×10-4～8×10-5Pa高真空条件下，在阳极(5)上蒸镀厚度为100～150nm的WO3薄膜(6)；
7)在WO3薄膜(6)上溅射Pt，溅射时间为50～70s，得到在WO3薄膜上均匀分布的Pt纳米粒子(7)，从而制备得到具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池。
2.如权利要求1所述的一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤3)氯苯与1,8-二碘辛烷的混合溶剂中，氯苯的体积百分含量为95～97％，其余为1,8-二碘辛烷。
3.一种具有气致变色功能的半透明聚合物太阳能电池，其特征在于：是由权利要求1或2所述的方法制备得到。
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