一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池及其制备方法

文档序号:30444431发布日期:2022-06-17 23:53阅读:293来源:国知局
一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池及其制备方法

1.本发明涉及电池材料技术领域,尤其涉及一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池及其制备方法。


背景技术:

2.有机太阳能电池由于其低成本、半透明性可以用在下一代半透明建筑的光伏系统中,如发电外墙、遮光幕布等。同时,有机太阳能电池还因具有柔性和可拉伸性等特点,在作为可拉伸电子器件的供能系统中展现出了很大的应用前途,例如为可穿戴电子器件、电子皮肤、可拉伸显示等提供能量。
3.目前的柔性可拉伸有机太阳能电池多是基于褶皱辅助或者弹簧状预应力而实现电池的柔性可拉伸。然而,基于褶皱辅助或者弹簧状预应力的柔性可拉伸太阳能电池在经过长时间的反复弯曲变形后容易出现死折导致电池性能衰减的问题。并且,基于褶皱辅助或者弹簧状预应力的柔性可拉伸太阳能电池一般是通过增加具有柔性的电池辅助材料或者在电池结构上进行较大幅度的调整实现电池的柔性可拉伸,这将会影响电池的光电转化效率。因此,提供一种可反复弯曲且光转化效率高的柔性可拉伸有机太阳能电池成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池及其制备方法,本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池可反复弯曲且光转化效率高。
5.为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
6.本发明提供了一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池,包括从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极;所述空穴传输层与电子传输层的位置可以互换;
7.所述高性能有机聚合物吸光层的材质包括非富勒烯聚合物、有机小分子和非富勒烯聚合物与有机小分子制成的有机胶体粘结剂中的一种或几种;
8.所述底电极缓冲层和底电极的材质独立地包括金属、导电无机物、导电有机物、纳米结构的金属与导电有机物的复合物和金属氧化物中的一种或几种;所述底电极缓冲层和底电极的材质不同。
9.优选地,所述非富勒烯聚合物包括ptb7、pftbt、pndi、pm6和pm6衍生物中的一种或几种;所述有机小分子包括y6、itic、idic、dbdtt和bdttt中的一种或几种。
10.优选地,所述金属包括金和/或银;所述导电无机物包括石墨烯和/或碳纳米管;所述导电有机物包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和/或pfn;所述纳米结构的金属包括银纳米颗粒和/或银纳米线;所述金属氧化物包括zno、sno2和cr2o3中的一种或几种。
11.优选地,所述柔性基底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯pet、聚萘二甲酸乙二醇
酯pen、聚醚砜pes、聚酰亚胺pi和聚二甲基硅氧烷pdms中的一种或几种。
12.优选地,所述空穴传输层的材质包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]ptta和pfn中的一种或几种。
[0013]
优选地,所述电子传输层的材质包括(6,6)-苯基-c61-丁酸甲酯、(6,6)-苯基-c71-丁酸甲酯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss、pfn、zno、sno2和cr2o3中的一种或几种。
[0014]
优选地,所述顶电极的材质包括金、银、银和铜组成的金属网格、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种。
[0015]
优选地,所述柔性基底的厚度为20~50nm,底电极缓冲层的厚度为2~200nm,底电极的厚度为10~30nm,空穴传输层的厚度为20~40nm,高性能有机聚合物吸光层的厚度为60~100nm,电子传输层的厚度为20~40nm,顶电极的厚度为100~120nm。
[0016]
本发明还提供了上述技术方案所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
[0017]
(1)在柔性基底上依次沉积底电极缓冲层和底电极,得到第一复合体;
[0018]
(2)在所述步骤(1)得到的第一复合体的上表面涂覆空穴传输层前驱体溶液或电子传输层前驱体溶液,退火后得到表面为空穴传输层或电子传输层的第二复合体;
[0019]
(3)在所述步骤(2)得到的第二复合体的空穴传输层或电子传输层表面涂覆高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液,退火后得到表面为高性能有机聚合物吸光层的第三复合体;
[0020]
(4)在所述步骤(3)得到的第三复合体的高性能有机聚合物吸光层表面涂覆电子传输层前驱体溶液或空穴传输层前驱体溶液,退火后得到表面为电子传输层或空穴传输层的第四复合体;
[0021]
(5)在所述步骤(4)得到的第四复合体的电子传输层或空穴传输层表面制备顶电极,得到柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池。
[0022]
优选地,所述步骤(2)~步骤(4)中涂覆的方式独立地为旋涂、刮涂、刷涂或印刷。
[0023]
本发明提供了一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池,包括从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极;所述空穴传输层与电子传输层的位置可以互换;所述高性能有机聚合物吸光层的材质包括非富勒烯聚合物、有机小分子和非富勒烯聚合物与有机小分子制成的有机胶体粘结剂中的一种或几种;所述底电极缓冲层和底电极的材质独立地包括金属、导电无机物、导电有机物、纳米结构的金属与导电有机物的复合物和金属氧化物中的一种或几种;所述底电极缓冲层和底电极的材质不同。本发明通过采用非富勒烯聚合物、有机小分子和有机胶体粘结剂作为有机聚合物吸光层,其具有很好的吸光性能,有助于提高电池的光电转换效率,而且具有本质的柔性和可拉伸性,增加了电池的可弯曲次数和可拉伸次数;同时,底电极缓冲层的设置及材料的选择降低了其与高性能有机聚合物吸光层及空穴传输层之间的接触势垒,减小了串联电阻,提高了填充因子和电流密度,使能量转换效率得到了有效提高。实施例的结果显示,本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池在拉伸度为50%的情况下达到了10%的光电转换效率。
附图说明
[0024]
图1为本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
[0025]
本发明提供了一种柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池,包括从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极;所述空穴传输层与电子传输层的位置可以互换;
[0026]
所述高性能有机聚合物吸光层的材质包括非富勒烯聚合物、有机小分子和非富勒烯聚合物与有机小分子制成的有机胶体粘结剂中的一种或几种;
[0027]
所述底电极缓冲层和底电极的材质独立地包括金属、导电无机物、导电有机物、纳米结构的金属与导电有机物的复合物和金属氧化物中的一种或几种;所述底电极缓冲层和底电极的材质不同。
[0028]
在本发明中,所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池的结构示意图优选如图1所示,所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极。
[0029]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括柔性基底。在本发明中,所述柔性基底的材料优选包括聚对苯二甲酸乙二醇酯pet、聚萘二甲酸乙二醇酯pen、聚醚砜pes、聚酰亚胺pi和聚二甲基硅氧烷pdms中的一种或几种,更优选为对苯二甲酸乙二醇酯pet、聚酰亚胺pi和聚二甲基硅氧烷pdms中的一种或几种。在本发明中,所述柔性基底的厚度优选为20~50nm,更优选为30~40nm。
[0030]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括设置于所述柔性基底上表面的底电极缓冲层。在本发明中,所述底电极缓冲层的材质包括金属、导电无机物、导电有机物、纳米结构的金属与导电有机物的复合物和金属氧化物中的一种或几种,优选为导电有机物和/或纳米结构的金属与导电有机物的复合物。在本发明中,所述底电极缓冲层的设置及材料的选择降低了其与高性能有机聚合物吸光层及空穴传输层之间的接触势垒,减小了串联电阻,提高了填充因子和电流密度,使能量转换效率得到了有效提高。在本发明中,所述底电极缓冲层的厚度优选为2~200nm,更优选为30~100nm。
[0031]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括设置于所述底电极缓冲层上表面的底电极。在本发明中,所述底电极的材质包括金属、导电无机物、导电有机物、纳米结构的金属与导电有机物的复合物和金属氧化物中的一种或几种,优选为金属、导电无机物和金属氧化物中的一种或几种。在本发明中,所述底电极的厚度优选为10~30nm,更优选为20~30nm。
[0032]
在本发明中,所述底电极缓冲层和底电极的材质不同。
[0033]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括设置于所述底电极上表面的空穴传输层。在本发明中,所述空穴传输层的材质优选包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]ptta和pfn中的一种或几种,更优选为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物和/或pfn。在本发明中,所述空穴传输层的厚度优选为20~40nm,更优选为20~30nm。
[0034]
在本发明中,所述底电极和空穴传输层之间优选还包括界面修饰层。在本发明中,所述界面修饰层的材质优选包括金属、导电无机物、导电有机物、纳米结构的金属与导电有机物的复合物和金属氧化物中的一种或几种,更优选为金属、导电无机物和金属氧化物中的一种或几种。在本发明中,所述界面修饰层的厚度优选为10~30nm,更优选为20~30nm。在本发明中,所述界面修饰层的材质与底电极缓冲层和底电极的材质均不同。
[0035]
在本发明中,所述金属优选包括金和/或银,更优选为银;所述金属的形态优选包括纳米颗粒或纳米线。在本发明中,所述导电无机物优选包括石墨烯和/或碳纳米管,更优选为石墨烯。在本发明中,所述导电有机物优选包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和/或pfn,更优选为pfn。在本发明中,所述纳米结构的金属包括银纳米颗粒和/或银纳米线,更优选为银纳米线。在本发明中,所述金属氧化物优选包括zno、sno2和cr2o3中的一种或几种,更优选为zno和/或cr2o3。
[0036]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括设置于所述空穴传输层上表面的高性能有机聚合物吸光层。在本发明中,所述高性能有机聚合物吸光层的材质包括非富勒烯聚合物、有机小分子和非富勒烯聚合物与有机小分子制成的有机胶体粘结剂中的一种或几种,优选为非富勒烯聚合物与有机小分子制成的有机胶体粘结剂。本发明通过采用非富勒烯聚合物、有机小分子和有机胶体粘结剂作为有机聚合物吸光层,其具有很好的吸光性能,有助于提高电池的光电转换效率,而且具有本质的柔性和可拉伸性,增加了电池的可弯曲次数和可拉伸次数。
[0037]
在本发明中,所述非富勒烯聚合物优选包括ptb7、pftbt、pndi、pm6和pm6衍生物中的一种或几种,更优选为ptb7、pftbt和pndi中的一种或几种;所述有机小分子优选包括y6、itic、idic、dbdtt和bdttt中的一种或几种,更优选为y6、itic和bdttt中的一种或几种。
[0038]
在本发明中,所述非富勒烯聚合物与有机小分子制成的有机胶体粘结剂的制备方法优选为:在紫外光灯下,将非富勒烯聚合物和有机小分子、催化剂混合后进行聚合反应,得到有机胶体粘结剂。
[0039]
在本发明中,所述非富勒烯聚合和有机小分子的质量比优选为(1~2):1,更优选为1:1。在本发明中,所述催化剂优选包括偶氮类催化剂或过氧化物类催化剂;所述偶氮类催化剂优选包括偶氮二异丁腈;所述过氧化物类催化剂优选包括过氧化氢。在本发明中,所述聚合反应的温度优选为90~95℃,所述聚合反应的时间优选为12~15h;所述紫外光灯的照射强度优选为70~80μw/cm2。
[0040]
在本发明中,所述高性能有机聚合物吸光层的厚度优选为60~100nm,更优选为60~80nm。
[0041]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括设置于所述高性能有机聚合物吸光层上表面的电子传输层。在本发明中,所述电子传输层的材质优选包括(6,6)-苯基-c61-丁酸甲酯、(6,6)-苯基-c71-丁酸甲酯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss、pfn、zno、sno2和cr2o3中的一种或几种,更优选为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss、(6,6)-苯基-c71-丁酸甲酯、pfn和zno中的一种或几种。在本发明中,所述电子传输层的厚度优选为20~40nm,更优选为20~30nm。
[0042]
在本发明中,所述空穴传输层与电子传输层的位置可以互换。
[0043]
本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池包括设置于所述电子传输层上
表面的顶电极。在本发明中,所述顶电极的材质优选包括金、银、银和铜组成的金属网格、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种,更优选为银、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种。在本发明中,所述金和银的形态优选为纳米线。在本发明中,所述顶电极的厚度优选为100~120nm,更优选为100~110nm。
[0044]
本发明通过采用非富勒烯聚合物、有机小分子和有机胶体粘结剂作为有机聚合物吸光层,其具有很好的吸光性能,有助于提高电池的光电转换效率,而且具有本质的柔性和可拉伸性,增加了电池的可弯曲次数和可拉伸次数;同时,底电极缓冲层的设置及材料的选择降低了其与高性能有机聚合物吸光层及空穴传输层之间的接触势垒,减小了串联电阻,提高了填充因子和电流密度,使能量转换效率得到了有效提高。
[0045]
本发明还提供了上述技术方案所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
[0046]
(1)在柔性基底上依次沉积底电极缓冲层和底电极,得到第一复合体;
[0047]
(2)在所述步骤(1)得到的第一复合体的上表面涂覆空穴传输层前驱体溶液或电子传输层前驱体溶液,退火后得到表面为空穴传输层或电子传输层的第二复合体;
[0048]
(3)在所述步骤(2)得到的第二复合体的空穴传输层或电子传输层表面涂覆高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液,退火后得到表面为高性能有机聚合物吸光层的第三复合体;
[0049]
(4)在所述步骤(3)得到的第三复合体的高性能有机聚合物吸光层表面涂覆电子传输层前驱体溶液或空穴传输层前驱体溶液,退火后得到表面为电子传输层或空穴传输层的第四复合体;
[0050]
(5)在所述步骤(4)得到的第四复合体的电子传输层或空穴传输层表面制备顶电极,得到柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池。
[0051]
本发明在柔性基底上依次沉积底电极缓冲层和底电极,得到第一复合体。
[0052]
本发明优选将所述柔性基底依次进行洗涤剂清洗、干燥和等离子清洗,再在柔性基底上沉积底电极缓冲层和底电极。在本发明中,所述清洗剂清洗的操作优选为:依次用自来水、去离子水、丙酮和异丙醇进行清洗。在本发明中,所述清洗剂清洗优选在超声的条件下进行;每次清洗的时间优选为20~30min。在本发明中,所述干燥的方式优选为氮气吹干。在本发明中,所述等离子清洗的时间优选为10~30min。
[0053]
在本发明中,所述底电极缓冲层的沉积过程优选为:在所述柔性基底的表面涂覆底电极缓冲层前驱体溶液,再进行退火,得到底电极缓冲层。
[0054]
在本发明中,所述涂覆的方式优选包括旋涂、刮涂、刷涂或印刷,更优选为旋涂或刷涂;所述涂覆的时间优选为20~80s,更优选为30~60s。在本发明中,所述旋涂的转速优选为200~5000rpm/min,更优选为500~3000rpm/min,最优选为800~2000rpm/min。
[0055]
当采用刮涂或刷涂的涂覆方式时,本发明优选将所述柔性基底加热至50~70℃,再进行涂覆。在本发明中,所述刮涂或刷涂的速度优选为20~30mm/s,更优选为25~30mm/s;所述刮涂所用刮刀或刷涂所用刷头的高度优选为20~70μm,更优选为25~50μm。
[0056]
在本发明中,所述印刷的速度优选为10~20mm/s,更优选为15~20mm/s。
[0057]
在本发明中,所述退火的温度优选为60~150℃,更优选为75~125℃;所述退火的时间优选为10~20min,更优选为15~20min。
[0058]
在本发明中,所述底电极的沉积方式优选为热蒸镀;所述热蒸镀的速率优选为1~5a/s,所述热蒸镀的时间优选为20~30min。
[0059]
在本发明中,当所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池中包括界面修饰层时,优选在底电极表面涂覆界面修饰层前驱体溶液,退火后得到第一复合体。
[0060]
在本发明中,所述界面修饰层前驱体溶液的涂覆方式、涂覆速度和涂覆时间与制备底电极缓冲层的相同,在此不再赘述。
[0061]
在本发明中,所述退火的温度优选为60~150℃,更优选为75~125℃;所述退火的时间优选为10~20min,更优选为15~20min。
[0062]
得到第一复合体后,本发明在所述第一复合体的上表面涂覆空穴传输层前驱体溶液或电子传输层前驱体溶液,退火后得到表面为空穴传输层或电子传输层的第二复合体。
[0063]
在本发明中,所述空穴传输层前驱体溶液或电子传输层前驱体溶液的涂覆方式和涂覆速度与制备底电极缓冲层的相同,在此不再赘述。
[0064]
在本发明中,所述空穴传输层前驱体溶液或电子传输层前驱体溶液的涂覆时间优选为90~150s,更优选为100~120s。
[0065]
在本发明中,所述退火的温度优选为90~120℃,更优选为95~115℃;所述退火的时间优选为10~20min,更优选为15~20min。
[0066]
得到第二复合体后,本发明在所述第二复合体的空穴传输层或电子传输层表面涂覆高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液,退火后得到表面为高性能有机聚合物吸光层的第三复合体。
[0067]
在本发明中,所述高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液的涂覆方式、涂覆速率和涂覆时间与制备底电极缓冲层的相同,在此不再赘述。
[0068]
在本发明中,所述退火的温度优选为90~100℃,更优选为95~100℃;所述退火的时间优选为10~20min,更优选为15~20min。
[0069]
在本发明中,所述高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液的溶剂优选为甲苯或氯苯。
[0070]
得到第三复合体后,本发明在所述第三复合体的高性能有机聚合物吸光层表面涂覆电子传输层前驱体溶液或空穴传输层前驱体溶液,退火后得到表面为电子传输层或空穴传输层的第四复合体。
[0071]
在本发明中,所述电子传输层前驱体溶液或空穴传输层前驱体溶液的涂覆方式、涂覆速率和涂覆时间与制备底电极缓冲层的相同,在此不再赘述。
[0072]
在本发明中,所述退火的温度优选为120~140℃,更优选为125~135℃;所述退火的时间优选为5~20min,更优选为10~20min。
[0073]
得到第四复合体后,本发明在所述第四复合体的电子传输层或空穴传输层表面制备顶电极,得到柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池。
[0074]
在本发明中,所述顶电极的制备方法优选为热蒸镀或旋涂,更优选为热蒸镀。
[0075]
在本发明中,所述热蒸镀的速率优选呈正阶梯式递增生长,分布规律优选为:0.2a/s的速率蒸镀5min,0.6a/s的速率蒸镀10min,1a/s的速率蒸镀10min。
[0076]
在本发明中,所述旋涂的速度优选为1000~1500rpm/min,所述旋涂的时间优选为120~150s,所述旋涂的次数优选为2~5次。
[0077]
本发明提供的制备方法工艺简单,成本低。
[0078]
下面将结合本发明中的实施例,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
[0079]
实施例1
[0080]
柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池由从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极组成;柔性基底的材质为聚酰亚胺,厚度为30nm;底电极缓冲层的材质为pfn,厚度为50nm;底电极的材质为银纳米线,厚度为20nm;空穴传输层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物和pfn,厚度为30nm;高性能有机聚合物吸光层的材质为ptb7和pftbt,厚度为60nm;电子传输层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss,厚度为30nm;顶电极的材质为银,厚度为100nm。
[0081]
实施例2
[0082]
实施例1所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池制备方法为:
[0083]
(1)先将30nm的聚酰亚胺柔性基底用自来水、去离子水、丙酮和异丙醇依次超声清洗20min,氮气吹干,等离子清洗10min,然后按照1000rpm/min的转速在柔性基底表面旋涂pfn溶液,旋涂20s,90℃下退火10min,形成50nm的底电极缓冲层;之后按照5a/s的速率在上述底电极缓冲层表面热蒸镀银纳米线,热蒸镀20min,形成20nm的底电极,得到第一复合体;
[0084]
(2)按照1000rpm/min的转速在步骤(1)得到的第一复合体的上表面旋涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物和pfn的混合溶液,旋涂120s,之后放于加热台上120℃退火15min,得到表面为空穴传输层的第二复合体,其中,空穴传输层的厚度为30nm;
[0085]
(3)将ptb7和pftbt按物质的量之比为1:1的比例混合,然后将上述混合物溶解在甲苯中,制得高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液;之后按照1000rpm/min的转速在步骤(2)得到的第二复合体的空穴传输层表面旋涂上述高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液,旋涂30s,然后于90℃退火20min,冷却后得到表面为高性能有机聚合物吸光层的第三复合体,其中,高性能有机聚合物吸光层的厚度为60nm;
[0086]
(4)按照2000rpm/min的转速在步骤(3)制得的第三复合体的高性能有机聚合物吸光层表面旋涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss溶液,旋涂60s,之后放于热台上120℃退火15min,得到表面为电子传输层的第四复合体,其中,电子传输层的厚度为30nm;
[0087]
(5)在步骤(4)制得的第四复合体的电子传输层表面热蒸镀银,蒸镀速率呈正阶梯递增生长,分布规律为:0.2a/s的速率蒸镀5min,0.6a/s的速率蒸镀10min,1a/s的速率蒸镀10min;形成厚度为100nm的银电极,得到柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池,在拉伸度在50%(拉伸后的长度与原始长度的比值)的情况下达到了10%的光电转换效率。
[0088]
实施例3
[0089]
柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池由从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极组成;柔性基底的
材质为聚酰亚胺,厚度为30nm;底电极缓冲层的材质为pfn,厚度为50nm;底电极的材质为银纳米线,厚度为20nm;空穴传输层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物和pfn,厚度为30nm;高性能有机聚合物吸光层的材质为pftbt和itic制成的有机胶体粘结剂,厚度为60nm;电子传输层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss,厚度为30nm;顶电极的材质为银,厚度为100nm。
[0090]
实施例4
[0091]
实施例3所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池制备方法与实施例2相似,不同的步骤为:
[0092]
(3)在70μw/cm2的紫外光灯下,将pftbt和itic、偶氮二异丁腈混合,90℃下聚合反应12h,得到有机胶体粘结剂,然后将所得有机胶体粘结剂溶于甲苯中,制得高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液,之后按照1000rpm/min的转速在步骤(2)得到的第二复合体的空穴传输层表面旋涂上述高性能有机聚合物吸光层前驱体溶液,旋涂30s,然后于90℃退火20min,冷却后得到表面为高性能有机聚合物吸光层的第三复合体,其中,高性能有机聚合物吸光层的厚度为60nm。
[0093]
实施例5
[0094]
柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池由从下到上依次设置的柔性基底、底电极缓冲层、底电极、界面修饰层、空穴传输层、高性能有机聚合物吸光层、电子传输层和顶电极组成;柔性基底的材质为聚酰亚胺,厚度为30nm;底电极缓冲层的材质为pfn,厚度为50nm;底电极的材质为银纳米线,厚度为20nm;界面修饰层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss,厚度为20nm;空穴传输层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss和甲磺酸msa的混合物和pfn,厚度为30nm;高性能有机聚合物吸光层的材质为ptb7和pftbt,厚度为60nm;电子传输层的材质为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss,厚度为30nm;顶电极的材质为银,厚度为100nm。
[0095]
实施例6
[0096]
实施例5所述柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池制备方法为:
[0097]
(1)先将30nm的聚酰亚胺柔性基底用自来水、去离子水、丙酮和异丙醇依次超声清洗20min,氮气吹干,等离子清洗10min,然后按照1000rpm/min的转速在柔性基底表面旋涂pfn溶液,旋涂20s,90℃下退火10min,形成50nm的底电极缓冲层,之后按照5a/s的速率在上述底电极缓冲层表面热蒸镀银纳米线,热蒸镀20min,形成20nm的底电极,最后按照1000rpm/min的速度在底电极表面旋涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸pedot/pss溶液,旋涂20s,90℃下退火10min,形成20nm的界面修饰层,得到第一复合体;
[0098]
步骤(2)~(5)同实施例2。
[0099]
由以上实施例可以看出,本发明提供的柔性可拉伸有机聚合物太阳能电池可反复弯曲且光转化效率高,在拉伸度为50%的情况下达到了10%的光电转换效率。
[0100]
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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