CN113707811A - 一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法 - Google Patents
一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113707811A CN113707811A CN202110812702.XA CN202110812702A CN113707811A CN 113707811 A CN113707811 A CN 113707811A CN 202110812702 A CN202110812702 A CN 202110812702A CN 113707811 A CN113707811 A CN 113707811A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solar cell
- organic solar
- cathode
- transparent electrode
- flexible transparent
- 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
Links
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 73
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 69
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 69
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 26
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- HQOWCDPFDSRYRO-CDKVKFQUSA-N CCCCCCc1ccc(cc1)C1(c2cc3-c4sc5cc(\C=C6/C(=O)c7ccccc7C6=C(C#N)C#N)sc5c4C(c3cc2-c2sc3cc(C=C4C(=O)c5ccccc5C4=C(C#N)C#N)sc3c12)(c1ccc(CCCCCC)cc1)c1ccc(CCCCCC)cc1)c1ccc(CCCCCC)cc1 Chemical compound CCCCCCc1ccc(cc1)C1(c2cc3-c4sc5cc(\C=C6/C(=O)c7ccccc7C6=C(C#N)C#N)sc5c4C(c3cc2-c2sc3cc(C=C4C(=O)c5ccccc5C4=C(C#N)C#N)sc3c12)(c1ccc(CCCCCC)cc1)c1ccc(CCCCCC)cc1)c1ccc(CCCCCC)cc1 HQOWCDPFDSRYRO-CDKVKFQUSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 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 claims description 7
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 15
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 16
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 11
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 6
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 6
- JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 1-chloronaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(Cl)=CC=CC2=C1 JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- KZDTZHQLABJVLE-UHFFFAOYSA-N 1,8-diiodooctane Chemical compound ICCCCCCCCI KZDTZHQLABJVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000000654 solvent vapour annealing Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
-
- 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
-
- 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
- H10K71/15—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating characterised by the solvent used
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法。有机太阳能电池采用反向器件结构,包括透明衬底,阴极导电电极,阴极修饰层,共混活性层,阳极修饰层,金属电极。所述的阴极修饰层采用水醇溶性小分子或者聚合物。本发明采用的阴极修饰材料无需高温退火,避免银纳米线(AgNWs)柔性透明电极的复杂加工处理。本发明利用水醇溶性有机阴极修饰材料在AgNWs柔性透明电极上进行溶液加工工艺处理,获得高性能的柔性有机太阳能电池。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池器件领域,具体涉及一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法。
背景技术
有机太阳能电池由于采用有机材料作为活性层,具备质量轻、可大面积印刷、可溶液加工、柔性弯折等优点。其中,有机太阳能电池的柔性特征决定其未来有相当广泛的应用场景,可满足特定的工作环境以及设备的形变要求,例如:便携式的移动设备、汽车天窗和建筑外墙等。柔性显示是未来的发展方向,而太阳能作为一种清洁、低廉的能源具有巨大潜力,因此开发柔性有机太阳能电池技术是十分迫切的。
柔性有机太阳能电池的关键除了活性层中给体和受体材料的设计,还在于柔性电极的选择和界面处理。目前最常见的柔性电极主要有以下几类:导电聚合物、金属氧化物、纳米金属线、碳纳米材料。其中,AgNWs是最有可能代替氧化铟锡(ITO)的材料,具有优秀的导电性、透光率以及耐曲挠性。经过适当表面处理的AgNWs在溶液中有较好的分散性,可进行溶液加工。AgNWs低成本的溶液加工,使其在柔性透明电极领域具有工业化生产的前景。但是现在商业化的AgNWs仍存在长径比短、分散不均匀和节点电阻高的问题。
由于AgNWs存在上述问题导致易漏电、易短路以及柔性塑料衬底不耐高温的特性,简单合成的阴极修饰材料的可选择性较少。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无需高温退火、避免复杂加工处理,高性能的基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
发明人知晓,水醇溶性小分子或者聚合物作为阴极修饰层材料无需高温退火,避免AgNWs柔性透明电极的复杂加工,获得高性能柔性有机太阳能电池,具体方案如下:
一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,该电池器件采用反向器件结构,依次包括透明衬底、阴极导电电极、阴极修饰层、共混活性层和阳极修饰层,所述的阳极修饰层上设有金属电极。
进一步地,所述阴极导电电极的材料包括AgNWs,所述透明衬底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);所述阳极修饰层的材料包括三氧化钼(MoO3),所述金属电极的材料包括银(Ag)。
进一步地,所述阳极修饰层的厚度为1-200nm,所述金属电极的厚度为1-300nm。
进一步地,所述的阴极修饰层材料包括PDIN、P-PDIN或NDIN及其类似分子结构。
进一步地,所述的共混活性层由p型半导体材料(给体)和n型半导体材料(受体)共混。
进一步地,所述的p型半导体材料包括但不限于PBDB-T、PM6、D18或P3HT及其类似材料,所述的n型半导体材料包括但不限于ITIC、Y6或PC61BM及其类似材料。
进一步地,所述的p型半导体材料和n型半导体材料的质量比为1:100~100:1,优选1:(1-1.6)。
一种如上所述基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将透明衬底和阴极导电电极组成阴极基底,并进行清洗,粘贴到硬质玻璃上防止透明衬底热变形,再对其阴极基底表面进行氧等离子体工艺处理;
(2)旋涂阴极修饰层:将水醇溶性的有机阴极修饰溶液旋涂覆盖在阴极导电电极上,形成阴极修饰层;
(3)在阴极修饰层上旋涂共混活性层,并可以进行退火处理;
(4)在共混活性层上依次蒸镀阳极修饰层和金属电极,得到基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件。
进一步地,所述的有机阴极修饰溶液包括阴极修饰层材料和助溶剂冰醋酸。
进一步地,所述的共混活性层制备方式具体为:将p型半导体材料(给体)和n型半导体材料(受体)溶解于溶剂CB或CF中,配制成总浓度10-20mg/ml左右的溶液,可以加入一些添加剂,比如1,8-二碘辛烷(DIO)或氯萘(CN),添加量0.5-0.7wt%左右。
进一步地,所述的阴极修饰层材料的浓度为0.1-20mg/ml,优选3-13mg/ml,更优选5-11mg/ml,最优选5-9mg/ml,所述的助溶剂的浓度为0-50wt%,优选0-0.8wt%,更优选0.4-0.8wt%,最优选0.5-0.7wt%。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明利用简单的溶液加工工艺,避免AgNWs柔性透明电极的再加工,制备的器件均实现了较好器件性能;
(2)本发明中的水醇溶性有机阴极修饰材料作为阴极修饰层无需高温退火,更加适合不耐高温的柔性塑料衬底,并获得高性能柔性有机太阳能电池;
(3)本发明中的水醇溶性有机阴极修饰材料具备膜厚不敏感性,通过膜厚调节适应不同的柔性透明电极,特别是表面粗糙度高的AgNWs柔性透明电极;
(4)本发明中的柔性有机太阳能电池器件结构,适用于不同的给体和受体材料。
附图说明
图1为实施例1中PET/AgNWs/PDIN/PBDB-T:ITIC/MoO3/Ag结构的柔性器件的电压-电流曲线;
图2为实施例2中PET/AgNWs/PDIN/PM6:Y6/MoO3/Ag结构的柔性器件的电压-电流曲线;
图3为实施例3中PET/AgNWs/PDIN/D18:Y6/MoO3/Ag结构的柔性器件的电压-电流曲线;
图4为实施例4中PET/AgNWs/PDIN/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag结构的柔性器件的电压-电流曲线;
图5为实施例5中PET/AgNWs/P-PDIN/PBDB-T:ITIC/MoO3/Ag结构的柔性器件的电压-电流曲线;
图6为实施例6中PET/AgNWs/NDIN/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag结构的柔性器件的电压-电流曲线;
图7为实施例7中不同PDIN浓度的柔性器件的电压-电流曲线;
图8为实施例8中不同冰醋酸含量的柔性器件的电压-电流曲线;
图9为不同甩膜条件的PDIN-AgNWs-PET薄膜透光率;
图10为PDIN,NDIN,P-PDIN及实施例1-8中的给体与受体材料的分子结构;
图11为本发明的太阳能电池器件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将透明衬底和阴极导电电极组成阴极基底,并进行清洗,粘贴到硬质玻璃上防止透明衬底热变形,再对其阴极基底表面进行氧等离子体工艺处理;
(2)旋涂阴极修饰层:将水醇溶性的有机阴极修饰溶液旋涂覆盖在阴极导电电极上,形成阴极修饰层;其中,有机阴极修饰溶液包括阴极修饰层材料和助溶剂冰醋酸。阴极修饰层材料包括PDIN、P-PDIN或NDIN,阴极修饰层材料的浓度为3-13mg/ml,优选5-11mg/ml,更优选5-9mg/ml,所述的助溶剂的浓度为0-0.8wt%,优选0.5-0.7wt%;
(3)在阴极修饰层上旋涂共混活性层,并进行退火处理,其中,共混活性层由p型半导体材料(给体)和n型半导体材料(受体)共混。p型半导体材料包括PBDB-T、PM6、D18或P3HT,所述的n型半导体材料包括ITIC、Y6或PC61BM。p型半导体材料和n型半导体材料的质量比为1:(1-1.6);
(4)在共混活性层上依次蒸镀阳极修饰层和金属电极,得到基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,如图1,该电池器件采用反向器件结构,依次包括透明衬底、阴极导电电极、阴极修饰层、共混活性层和阳极修饰层,所述的阳极修饰层上设有金属电极;其中,阴极导电电极的材料包括AgNWs,所述透明衬底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);所述阳极修饰层的材料包括三氧化钼(MoO3),所述金属电极的材料包括银(Ag)。阳极修饰层的厚度为1-200nm,所述金属电极的厚度为1-300nm。
实施例1
将PBDB-T给体与ITIC受体按质量比共混,选择PDIN作为阴极修饰层,制备柔性有机太阳能电池,研究基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的光伏性能。柔性有机太阳电池器件结构为:PET/AgNWs/PDIN/PBDB-T:ITIC/MoO3/Ag。
器件制作过程为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以2000rpm的转速旋涂7mg/ml PDIN甲醇溶液,还含有0.5wt%冰醋酸,进行100℃热退火处理;然后继续旋涂有机太阳电池的活性层,进行氯苯(CB)溶剂蒸汽退火;之后将其置于真空镀膜机中,蒸镀10nm阳极界面修饰层MoO3和100nm阳极电极Ag;最后完成器件封装。
其中,所制备的柔性有机太阳能电池活性层为PBDB-T:ITIC,质量比为1:1,溶解于CB中配制20mg/ml溶液,添加剂为0.5wt%1,8-二碘辛烷(DIO),转速为3000rpm。所得电池器件电流-电压曲线如图1所示,相关的性能总结下表所示。基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的开路电压为0.830V,短路电流密度为14.71mA/cm2,填充因子为65.1%,相应的光电转换效率为7.94%。
实施例2
将PM6给体与Y6受体按质量比共混,选择PDIN作为阴极修饰层,制备柔性有机太阳能电池,研究基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的光伏性能。柔性有机太阳电池器件结构为:PET/AgNWs/PDIN/PM6:Y6/MoO3/Ag。
器件制作过程为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以2000rpm的转速旋涂7mg/ml PDIN甲醇溶液,含有0.5wt%冰醋酸,进行100℃热退火处理;然后继续旋涂有机太阳电池的活性层,进行CB溶剂蒸汽退火;之后将其置于真空镀膜机中,蒸镀10nm阳极界面修饰层MoO3和100nm阳极电极Ag;最后完成器件封装。
其中,所制备的柔性有机太阳能电池活性层为PM6:Y6,质量比为1:1.2,溶解于氯仿(CF)中配制16mg/ml溶液,添加剂为0.5wt%氯萘(CN),转速为3000rpm。所得电池器件电流-电压曲线如图2所示,相关的性能总结下表所示。基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的开路电压为0.784V,短路电流密度为21.37mA/cm2,,填充因子为54.7%,相应的光电转换效率为9.16%。
实施例3
将D18给体与Y6受体按质量比共混,选择PDIN作为阴极修饰层,制备柔性有机太阳能电池,研究基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的光伏性能。柔性有机太阳电池器件结构为:PET/AgNWs/PDIN/D18:Y6/MoO3/Ag。
器件制作过程为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以2000rpm的转速旋涂7mg/ml PDIN甲醇溶液,内含0.5wt%冰醋酸,进行100℃热退火处理;然后继续旋涂有机太阳电池的活性层,进行CB溶剂蒸汽退火;之后将其置于真空镀膜机中,蒸镀10nm阳极界面修饰层MoO3和100nm阳极电极Ag;最后完成器件封装。
其中,所制备的柔性有机太阳能电池活性层为D18:Y6,质量比为1:1.6,溶解于CF中配制11mg/ml溶液,转速为4000rpm。所得电池器件电流-电压曲线如图3所示,相关的性能总结下表所示。基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的开路电压为0.777V,短路电流密度为23.85mA/cm2,填充因子为62.9%,相应的光电转换效率为11.65%。
实施例4
将P3HT给体与PC61BM受体按质量比共混,选择PDIN作为阴极修饰层,制备柔性有机太阳能电池,研究基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的光伏性能。柔性有机太阳电池器件结构为:PET/AgNWs/PDIN/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag。
器件制作过程为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以3000rpm的转速旋涂1.5mg/mlPDIN甲醇溶液,0.3wt%冰醋酸;然后继续旋涂有机太阳电池的活性层,进行130℃热退火;之后将其置于真空镀膜机中,蒸镀10nm阳极界面修饰层MoO3和100nm阳极电极Ag;最后完成器件封装。
其中,所制备的柔性有机太阳能电池活性层为P3HT:PC61BM,质量比为1:1,溶解于CF中配制20mg/ml溶液,转速为1000rpm。所得电池器件电流-电压曲线如图4所示,相关的性能总结下表所示。基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的开路电压为0.348V,短路电流密度为4.09mA/cm2,填充因子为35.1%,相应的光电转换效率为0.5%。
实施例5
将PBDB-T给体与ITIC受体按质量比共混,选择P-PDIN作为阴极修饰层,制备柔性有机太阳能电池,研究基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的光伏性能。柔性有机太阳电池器件结构为:PET/AgNWs/P-PDIN/PBDB-T:ITIC/MoO3/Ag。
器件制作过程为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以2000rpm的转速旋涂0.5mg/ml P-PDIN甲醇和水混合(体积比1:1)溶液,进行100℃热退火处理;然后继续旋涂有机太阳电池的活性层,进行CB溶剂蒸汽退火;之后将其置于真空镀膜机中,蒸镀10nm阳极界面修饰层MoO3和100nm阳极电极Ag;最后完成器件封装。
其中,所制备的柔性有机太阳能电池活性层为PBDB-T:ITIC,质量比为1:1,溶解于CF中配制20mg/ml溶液,转速为3000rpm。所得电池器件电流-电压曲线如图5所示,相关的性能总结下表所示。基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的开路电压为0.647V,短路电流密度为2.45mA/cm2,填充因子为28.1%,相应的光电转换效率为0.45%。
实施例6
将P3HT给体与PC61BM受体按质量比共混,选择NDIN作为阴极修饰层,制备柔性有机太阳能电池,研究基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的光伏性能。柔性有机太阳电池器件结构为:PET/AgNWs/NDIN/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag。
器件制作过程为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以3000rpm的转速旋涂1.5mg/mlPDIN甲醇溶液,内含0.3wt%冰醋酸;然后继续旋涂有机太阳电池的活性层,进行130℃热退火;之后将其置于真空镀膜机中,蒸镀10nm阳极界面修饰层MoO3和100nm阳极电极Ag;最后完成器件封装。
其中,所制备的柔性有机太阳能电池活性层为P3HT:PC61BM,质量比为1:1,溶解于CF中配制20mg/ml溶液,转速为1000rpm。所得电池器件电流-电压曲线如图6所示,相关的性能总结下表所示。基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的开路电压为0.525V,短路电流密度为2.84mA/cm2,填充因子为22%,相应的光电转换效率为0.33%。
实施例7
与实施例1不同之处在于,改变阴极修饰层PDIN的浓度。控制PDIN的浓度呈现梯度变化,分别为3,5,7,9,11,13mg/ml。
所得电池器件电流-电压曲线如图7所示,相关的性能总结下表所示。
实施例8
与实施例1不同之处在于,改变阴极修饰层PDIN中助溶剂冰醋酸含量。控制冰醋酸含量呈现梯度变化,分别为0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%。
所得电池器件电流-电压曲线如图8所示,相关的性能总结下表所示。
实施例9
本实施例测试了在AgNWs-PET薄膜上不同甩膜条件下沉积PDIN后的薄膜透光率,结果如图9。制备条件为:以氧等离子体工艺处理的AgNWs柔性透明电极为阴极电极,粘贴到硬质玻璃上防止PET热变形;在AgNWs柔性透明电极上以1000-3000rpm/s的转速旋涂7mg/mlPDIN甲醇溶液(0.3wt%,0.5wt%,0.7wt%冰醋酸)。制备好以后,在紫外分光光度计上测试PDIN-AgNWs-PET复合膜的透光率。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,该电池器件依次包括透明衬底、阴极导电电极、阴极修饰层、共混活性层和阳极修饰层,所述的阳极修饰层上设有金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,所述阴极导电电极的材料包括AgNWs,所述透明衬底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯;所述阳极修饰层的材料包括三氧化钼,所述金属电极的材料包括银。
3.根据权利要求2所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,所述阳极修饰层的厚度为1-200nm,所述金属电极的厚度为1-300nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,所述的阴极修饰层材料包括PDIN、P-PDIN或NDIN。
5.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,所述的共混活性层由p型半导体材料和n型半导体材料共混。
6.根据权利要求5所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,所述的p型半导体材料包括但不限于PBDB-T、PM6、D18或P3HT,所述的n型半导体材料包括但不限于ITIC、Y6或PC61BM。
7.根据权利要求5所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件,其特征在于,所述的p型半导体材料和n型半导体材料的质量比为1:100~100:1。
8.一种如权利要求1-7任一项所述基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将透明衬底和阴极导电电极组成阴极基底,并进行清洗,再对其阴极基底表面进行氧等离子体工艺处理;
(2)沉积阴极修饰层:将水醇溶性的有机阴极修饰溶液沉积覆盖在阴极导电电极上,形成阴极修饰层;
(3)在阴极修饰层上沉积共混活性层;
(4)在共混活性层上依次蒸镀阳极修饰层和金属电极,得到基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件。
9.根据权利要求8所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的制备方法,其特征在于,所述的有机阴极修饰溶液包括阴极修饰层材料和助溶剂。
10.根据权利要求9所述的一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件的制备方法,其特征在于,所述的阴极修饰层材料的浓度为0.1-20mg/ml,所述的助溶剂的浓度为0-50wt%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110812702.XA CN113707811A (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110812702.XA CN113707811A (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113707811A true CN113707811A (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=78648897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110812702.XA Pending CN113707811A (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113707811A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102820430A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-12-12 | 华南理工大学 | 一种柔性有机/聚合物太阳电池及其制备方法 |
CN104966780A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-10-07 | 吉林大学 | 表面活性剂包覆多金属氧簇复合物、制备方法及其应用 |
CN106340588A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-01-18 | 重庆大学 | 一种自组装膜优化的n型有机场效应晶体管的制备方法 |
CN107098919A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-08-29 | 华南理工大学 | A‑d‑a型水/醇溶共轭小分子及其在有机电子器件中的应用 |
CN110635043A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-31 | 河南理工大学 | 一种新型有机空穴传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
CN111192965A (zh) * | 2020-02-10 | 2020-05-22 | 苏州大学 | 柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池 |
US20210036250A1 (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-04 | Guizhou Institute Of Technology | Cathode Interface Modification Material Composition, Preparation Method and Use Thereof |
CN113087727A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 广州追光科技有限公司 | 基于蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩的化合物及其在有机电子器件的应用 |
-
2021
- 2021-07-19 CN CN202110812702.XA patent/CN113707811A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102820430A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-12-12 | 华南理工大学 | 一种柔性有机/聚合物太阳电池及其制备方法 |
CN104966780A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-10-07 | 吉林大学 | 表面活性剂包覆多金属氧簇复合物、制备方法及其应用 |
CN106340588A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-01-18 | 重庆大学 | 一种自组装膜优化的n型有机场效应晶体管的制备方法 |
CN107098919A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-08-29 | 华南理工大学 | A‑d‑a型水/醇溶共轭小分子及其在有机电子器件中的应用 |
US20210036250A1 (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-04 | Guizhou Institute Of Technology | Cathode Interface Modification Material Composition, Preparation Method and Use Thereof |
CN110635043A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-31 | 河南理工大学 | 一种新型有机空穴传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
CN111192965A (zh) * | 2020-02-10 | 2020-05-22 | 苏州大学 | 柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池 |
CN113087727A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 广州追光科技有限公司 | 基于蒽-噻吩并[3,4-b]噻吩的化合物及其在有机电子器件的应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ZHI-GUO ZHANG等: "Perylene diimides: a thickness-insensitive cathode interlayer for high performance polymer solar cells", 《ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE》, pages 1966 - 1973 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Critical review of recent progress of flexible perovskite solar cells | |
Kim et al. | Photovoltaic technologies for flexible solar cells: beyond silicon | |
Ye et al. | Recent advancements in perovskite solar cells: flexibility, stability and large scale | |
Deshmukh et al. | Recent progress in solar cells based on carbon nanomaterials | |
CN111180587B (zh) | 一种特殊掺杂的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
Chen et al. | Improved efficiency of perovskite solar cells based on Ni-doped ZnO nanorod arrays and Li salt-doped P3HT layer for charge collection | |
CN109802041B (zh) | 一种非富勒烯钙钛矿平面异质结太阳能电池及制备方法 | |
CN109904330B (zh) | 一种基于钝化材料Me4NBr制备锡铅杂化钙钛矿太阳能电池的方法 | |
CN102024906B (zh) | 一种基于氧化物掺杂有机材料的有机太阳能电池结构 | |
CN111129315A (zh) | 一种倒置平面异质结杂化钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
Wageh et al. | Digital printing of a novel electrode for stable flexible organic solar cells with a power conversion efficiency of 8.5% | |
CN105470398A (zh) | 基于三元复合阴极缓冲层的有机薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
CN111081883B (zh) | 一种高效稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
JP5054305B2 (ja) | 有機太陽電池の製造方法 | |
CN110459681A (zh) | 基于聚乙烯亚胺修饰的氧化锌电子传输层构建柔性结构的聚合物太阳能电池及其制备方法 | |
KR20160127253A (ko) | 금속 나노선을 광전극으로 포함하는 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법 | |
CN110473967B (zh) | 基于氧化锌电子传输层构建的柔性结构聚合物太阳能电池及其制备方法 | |
CN110459682A (zh) | 一种基于聚乙二醇修饰的氧化锌电子传输层构建柔性结构的聚合物太阳能电池及其制备方法 | |
CN108198939B (zh) | 一种基于多层掺杂镁铝的氧化锌复合薄膜作为电子传输层的有机太阳能电池 | |
CN113707811A (zh) | 一种基于银纳米线柔性透明电极的有机太阳能电池器件及其制备方法 | |
CN108461635B (zh) | 一种联硼化合物表面修饰钙钛矿薄膜的方法及其应用 | |
CN111430547A (zh) | 一种基于虾青素阴极缓冲层的有机太阳能电池及其制备方法 | |
CN110459683A (zh) | 基于不同ZnO纳米颗粒低衰减特性的有机太阳能电池及制备方法 | |
Nandi et al. | Recent progress in graphene research for the solar cell application | |
Shao | Comparison and Analysis of the third generation of the solar cells |
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 |