CN208284504U - 一种半透明太阳能光伏电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于太阳能技术领域，具体为一种半透明太阳能光伏电池，包括透明衬底1、导电阴极层2、阴极修饰层3，其特征在于：所述导电阴极层2层叠在透明衬底1之上，所述导电阴极层2之上设置有阴极修饰层3，所述阴极修饰层3上设置有光吸收层4，所述光吸收层4为三层结构，包括第一光吸收层401、第二光吸收层402和第三光吸收层403，所述的第一光吸收层401为C70，第一光吸收层401厚度为20 nm，所述的第二光吸收层402设置在第一光吸收层401之上，所述的第二光吸收层402为SubPc，第二光吸收层402厚度为10 nm，所述的第三光吸收层403设置在第二光吸收层402之上，所述的第三光吸收层403为rubrene，第三光吸收层403厚度为5 nm。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能技术领域，具体为一种半透明太阳能光伏电池。
背景技术
随着全球能源需求的逐年增加，石油、煤炭等一次性能源的日渐枯竭，人们对风能、太阳能等可再生资源投入了更多的关注和研究，其中基于光伏效应的光伏电池是其中的热点之一。目前，市场上成熟的太阳电池主要为基于单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、磷化铟以及多晶膜化合物半导体等无机光伏电池，其中，多晶硅和非晶硅光伏电池在民用光伏电池市场上占主导地位。经过五十余年的发展，无机单晶硅太阳电池的光电转换效率已经由发明之初的6％，提高到目前的最高效率可达30％以上，但是由于无机半导体太阳电池对材料纯度的要求非常高，且价格昂贵，因此其应用受到很大限制。译
1986年，美国柯达公司首次在同一器件中引入给体和受体材料，形成异质结电池转换效率达到1％，标志着有机半导体制备的光伏器件取得突破。有机光伏电池具有成本低、柔性基底兼容、材料选择广泛等系列优点，受到越来越多的重视。但是目前的有机光伏电池还存在效率低和功能单一等问题。
所以，设计一种效率高，功能丰富的新型有机太阳能电池成为我们要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种半透明太阳能光伏电池，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种半透明太阳能光伏电池，包括透明衬底、导电阴极层、阴极修饰层，所述导电阴极层层叠在透明衬底之上，所述导电阴极层之上设置有阴极修饰层，阴极修饰层上设置有光吸收层，光吸收层为三层结构，包括第一光吸收层、第二光吸收层和第三光吸收层，所述的第一光吸收层为C70，第一光吸收层厚度为20 nm，所述的第二光吸收层设置在第一光吸收层之上，所述的第二光吸收层为SubPc，第二光吸收层厚度为10 nm，所述的第三光吸收层设置在第二光吸收层之上，所述的第三光吸收层为rubrene，第三光吸收层厚度为5 nm，所述光吸收层上设置有阳极修饰层，所述的阳极修饰层上设置有透明阳极层，所述的透明阳极层为三层结构，包括第一阳极层、第二阳极层和第三阳极层，第一阳极层为MoO3，厚度为5 nm，所述的第二阳极层设置在第一阳极层之上，第二阳极层为Ag，厚度为15 nm，所述的第三阳极层设置在第二阳极层之上，第三阳极层为WO3，厚度为25 nm。
作为优选的，所述的透明衬底为玻璃衬底或者石英衬底。
作为优选的，所述的导电阴极层为ITO，ITO的厚度为150 nm。
作为优选的，所述的阴极修饰层为双层结构，包括依次层叠的一层0.5 nm的CsCO3和一层5 nm的BCP。
作为优选的，所述的阳极修饰层5为TAPC，TAPC的厚度为2 nm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的光吸收层为三层结构，包括第一光吸收层、第二光吸收层和第三光吸收层，第一光吸收层为C70，第二光吸收层为SubPc，第三光吸收层为rubrene，利用SubPc的空穴和电子双极性传输能力，三个光吸收层中的光生电荷可以被有效收集，三个光吸收层形成互补吸收，可以大大提高器件的能量转换效率。同时采用三层结构的透明阳极层，在保证透明阳极层光透过率的同时，提高了阳极的功函数，有利于器件的内建电场的提高，最终使得器件效率获得提高。光伏器件的阳极和阴极均可透光，可以实现半透明电池，贴合在窗户或者屋顶上同时实现光伏和照明，增强了光伏器件的应用，实用性强。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型中光吸收层结构示意图；
图3为本实用新型中透明阳极层结构示意图。
图中：1-透明衬底，2-导电阴极层，3-阴极修饰层,4-光吸收层,5-阳极修饰层, 6-透明阳极层，401-第一光吸收层, 402-第二光吸收层, 403-第三光吸收层, 601-第一阳极层, 602-第二阳极层, 603-第三阳极层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种半透明太阳能光伏电池，包括透明衬底1、导电阴极层2、阴极修饰层3，导电阴极层2层叠在透明衬底1之上，导电阴极层2之上设置有阴极修饰层3，阴极修饰层3上设置有光吸收层4，光吸收层4为三层结构，包括第一光吸收层401、第二光吸收层402和第三光吸收层403，所述的第一光吸收层401为C70，第一光吸收层401厚度为20 nm，所述的第二光吸收层402设置在第一光吸收层401之上，所述的第二光吸收层402为SubPc，第二光吸收层402厚度为10 nm，所述的第三光吸收层403设置在第二光吸收层402之上，第三光吸收层403为rubrene，第三光吸收层403厚度为5 nm，光吸收层4上设置有阳极修饰层5，阳极修饰层5上设置有透明阳极层6，透明阳极层6为三层结构，包括第一阳极层601、第二阳极层602和第三阳极层603，第一阳极层601为MoO3，厚度为5nm，第二阳极层602设置在第一阳极层601之上，第二阳极层602为Ag，厚度为15 nm，第三阳极层603设置在第二阳极层602之上，第三阳极层603为WO3，厚度为25 nm。
进一步的，所述的透明衬底1为玻璃衬底或者石英衬底。
进一步的，所述的导电阴极层2为ITO，ITO的厚度为150 nm。
进一步的，所述的阴极修饰层3为双层结构，包括依次层叠的一层0.5 nm的CsCO3和一层5 nm的BCP。
进一步的，所述的阳极修饰层5为TAPC，TAPC的厚度为2 nm。
工作原理：器件工作时，入射光可从透明衬底1一侧或者透明阳极层6一侧射入电池内部，到达C70第一光吸收层401、SubPc第二光吸收层402和rubrene第三光吸收层403处，入射光，被C70第一光吸收层401、SubPc第二光吸收层402和rubrene第三光吸收层403吸收，在C70第一光吸收层401、SubPc第二光吸收层402和rubrene第三光吸收层403中形成光生激子，光生激子扩散到第二光吸收层和C70第一光吸收层401的界面处，在界面能级差的左右下，光生激子发生解离，形成电子和空穴，电子和空穴在器件内建电场或者外加电场的作用下，分别向阴极和阳极运动，并被阴极和阳极收集，形成光生电流，由于SubPc具有双极性，既可以传输电子也可以传输空穴，所以在rubrene和C70以及SubPC中形成的光生电荷都可以在器件内部有效的传输。同时，由于采用了双面透明电极结构，电池实现了半透明功能。本实施例中，在标准太阳光谱AM1.5的模拟太阳光照射下，器件的光电能量转换效率可以超过2%，同时由于光吸收层均较薄，且采用了双透明电极，器件对于可见光的平均透过率可以达到20%以上，实现了半透明。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种半透明太阳能光伏电池，包括透明衬底（1）、导电阴极层(2)、阴极修饰层(3)，其特征在于：所述导电阴极层(2)层叠在透明衬底（1）之上，所述导电阴极层(2)之上设置有阴极修饰层(3)，所述阴极修饰层(3)上设置有光吸收层（4），所述光吸收层（4）为三层结构，包括第一光吸收层(401)、第二光吸收层(402)和第三光吸收层(403)，所述的第一光吸收层(401)为C70，第一光吸收层(401)厚度为20 nm，所述的第二光吸收层(402)设置在第一光吸收层(401)之上，所述的第二光吸收层(402)为SubPc，第二光吸收层(402)厚度为10 nm，所述的第三光吸收层(403)设置在第二光吸收层(402)之上，所述的第三光吸收层(403)为rubrene，第三光吸收层(403)厚度为5 nm，所述光吸收层（4）上设置有阳极修饰层(5)，所述的阳极修饰层(5)上设置有透明阳极层（6），所述的透明阳极层（6）为三层结构，包括第一阳极层（601）、第二阳极层（602）和第三阳极层（603），第一阳极层（601）为MoO3，厚度为5 nm，所述的第二阳极层（602）设置在第一阳极层（601）之上，第二阳极层（602）为Ag，厚度为15nm，所述的第三阳极层（603）设置在第二阳极层（602）之上，第三阳极层（603）为WO3，厚度为25 nm。
2.根据权利要求1所述的一种半透明太阳能光伏电池，其特征在于：所述的透明衬底（1）为玻璃衬底或者石英衬底。
3.根据权利要求1所述的一种半透明太阳能光伏电池，其特征在于：所述的导电阴极层(2)为ITO，ITO的厚度为150 nm。
4.根据权利要求1所述的一种半透明太阳能光伏电池，其特征在于：所述的阴极修饰层(3)为双层结构，包括依次层叠的一层0.5 nm的CsCO3和一层5 nm的BCP。
5.根据权利要求1所述的一种半透明太阳能光伏电池，其特征在于：所述的阳极修饰层(5)为TAPC，TAPC的厚度为2 nm。
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Cited By (2)
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