本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能電池裝置，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球?qū)δ茉葱枨蟮娜找嬖黾?，礦物燃料的逐漸枯竭，能源問(wèn)題成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展遇到的棘手問(wèn)題。太陽(yáng)能是一種取之不盡，用之不竭的無(wú)污染潔凈能源。將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能，為解決能源危機(jī)和造福于人類寄于很大希望。
目前研究和應(yīng)用最廣泛的太陽(yáng)電池主要是單晶硅，多晶硅和非晶硅無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池，硅電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜，原料成本高，污染嚴(yán)重，其限制了它的民用化。開(kāi)發(fā)低成本的太陽(yáng)電池成為關(guān)鍵問(wèn)題。近幾年，具有清潔，可再生，低成本的有機(jī)太陽(yáng)能電池通過(guò)新材料的制備和器件的優(yōu)化，使其光電效率的效率大幅度提高，使得太陽(yáng)能電池效率已超過(guò)10％。有機(jī)太陽(yáng)能的關(guān)鍵技術(shù)層—活性層的制備一般選用合適能級(jí)的給體材料與富勒烯衍生物受體材料PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)共混制備，高的轉(zhuǎn)化效率需要活性層達(dá)到一定的厚度，厚度一般在100nm左右，限制了其透光率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池裝置，其能夠使得活性層的厚度在30-50nm之間，且具有較高的透光率，優(yōu)于傳統(tǒng)的有機(jī)太陽(yáng)能電池，同時(shí)可取得較高的光電轉(zhuǎn)化效率，兼具高透光率和高光電轉(zhuǎn)化效率，為半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池裝置，其具有層狀結(jié)構(gòu)，包括：
陽(yáng)極層；
空穴傳輸層，其配置在所述陽(yáng)極層上；
活性層，其具有雙連續(xù)的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述活性層配置在所述空穴傳輸層上；
空穴阻擋層，其通過(guò)蒸鍍的方式被配置在所述活性層上；陰極層，其通過(guò)蒸鍍的方式被配置在所述空穴阻擋層上；
其中，所述活性層的厚度為30～50nm。
優(yōu)選的是，其中，所述空穴阻擋層為氟化鋰材料層，所述空穴阻擋層的厚度為1～5nm。
優(yōu)選的是，其中，所述活性層為聚[2,7-(9-辛基咔唑)-alt-(4',7'-二噻吩基-5',6'-二十二烷基苯并噻二唑)]作為給體材料，非富勒烯1.8-萘二酰胺小分子衍生物作為受體材料形成的材料層。
優(yōu)選的是，其中，所述活性層通過(guò)旋涂的方式被配置在所述空穴傳輸層上。
優(yōu)選的是，其中，所述空穴傳輸層為聚(3,4-乙撐二氧噻吩)與聚苯乙烯磺酸鈉形成的材料層，所述空穴傳輸層的厚度為30-40nm。
優(yōu)選的是，其中，所述陽(yáng)極層為銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電玻璃膜。
優(yōu)選的是，其中，所述陰極層為鋁或者銀金屬層，所述陰極層的厚度為600-1000nm。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：由于通過(guò)聚[2,7-(9-辛基咔唑)-alt-(4',7'-二噻吩基-5',6'-二十二烷基苯并噻二唑)]作為給體材料，非富勒烯1.8-萘二酰胺作為受體材料形成的材料層形成的活性層，所述活性層的厚度為30～50nm，因此具有高的透光率，優(yōu)于傳統(tǒng)的厚度為100nm左右的活性層的有機(jī)太陽(yáng)能電池，而且具有高光電轉(zhuǎn)化效率，為半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池裝置的一種實(shí)現(xiàn)形式，其中包括：
陽(yáng)極層1；
空穴傳輸層2，其配置在所述陽(yáng)極層1上；
活性層3，其通過(guò)溶液旋涂得方法制備，所述活性層3具有雙連續(xù)的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述活性層3配置在所述空穴傳輸層2上；
空穴阻擋層4，其配置在所述活性層3上；以及
陰極層5，其通過(guò)蒸鍍的方式被配置在所述空穴阻擋層4上；
其中，所述活性層3的厚度為30～50nm，活性層為聚[2,7-(9-辛基咔唑)-alt-(4',7'-二噻吩基-5',6'-二十二烷基苯并噻二唑)](PCDTBT-C12)作為給體材料，非富勒烯1.8-萘二酰胺小分子作為受體材料共混形成的材料層，1.8-萘二酰胺的小分子有較高的LUMO能級(jí)，和PCDTBT-C12的LUMO能級(jí)差小于PCDTBT-C12和富勒烯衍生物PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)的LUMO能級(jí)差，在有機(jī)太陽(yáng)能電池中，可以減少一定能量損失，得到較高的開(kāi)路電壓VOC，取得較高的光電轉(zhuǎn)化效率，通過(guò)聚[2,7-(9-辛基咔唑)-alt-(4',7'-二噻吩基-5',6'-二十二烷基苯并噻二唑)](PCDTBT-C12)作為給體材料，非富勒烯1.8-萘二酰胺作為受體材料共混形成的活性層的厚度薄，而且同時(shí)具有較高的透光率，優(yōu)于傳統(tǒng)的用合適能級(jí)的給體材料與富勒烯衍生物受體材料PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)共混制備成溶液，旋涂在空穴傳輸層上形成的活性層，且傳統(tǒng)的活性層的厚度一般在100nm左右。
在另一種實(shí)例中，所述空穴阻擋層為氟化鋰材料層，所述空穴阻擋層的厚度為1～5nm。在蒸鍍陰電極之前通常先蒸鍍1～5nm的空穴阻擋層氟化鋰作為修飾，改善金屬陰極的性質(zhì)使活性層和陰極的接觸，達(dá)到歐姆接觸，有利于電荷的收集。并且，這種方式只是一種較佳實(shí)例的說(shuō)明，但并不局限于此。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可以根據(jù)使用者需求而選擇其他的實(shí)施態(tài)樣。
上述方案中的活性層的一種實(shí)現(xiàn)方式為：通過(guò)聚[2,7-(9-辛基咔唑)-alt-(4',7'-二噻吩基-5',6'-二十二烷基苯并噻二唑)]作為給體材料，非富勒烯1.8-萘二酰胺作為受體材料共混形成雙連續(xù)的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得空穴沿給體材料傳遞，電子沿受體材料傳遞，最終被電極收集。采用這種方案具有高的透光率和高的光電轉(zhuǎn)化率。
在另一種實(shí)例中，所述活性層通過(guò)旋涂的方式被配置在所述空穴傳輸層上。
在另一種實(shí)例中，所述空穴傳輸層為聚(3,4-乙撐二氧噻吩)與聚苯乙烯磺酸鈉形成的材料層，所述空穴傳輸層的厚度為30-40nm。在陽(yáng)極層和活性層之間添加材料聚(3,4-乙撐二氧噻吩)與聚苯乙烯磺酸鈉(PEDOT:PSS)形成的空穴傳輸層作為界面層，改善活性層和陽(yáng)電極層的接觸。并且，這種方式只是一種較佳實(shí)例的說(shuō)明，但并不局限于此。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可以根據(jù)使用者需求而選擇其他的實(shí)施態(tài)樣。
在另一種實(shí)例中，所述陽(yáng)極層為銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電玻璃膜。
在另一種實(shí)例中，所述陰極層為鋁或者銀金屬層，所述陰極層的厚度為600-1000nm。
這里說(shuō)明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來(lái)簡(jiǎn)化本發(fā)明的說(shuō)明的。對(duì)本發(fā)明的超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池裝置的應(yīng)用、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)太陽(yáng)能電池具有典型的“三明治”結(jié)構(gòu)，銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電玻璃膜作為陽(yáng)極，金屬鋁或者銀作為陰極，活性層夾在高功函的銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電玻璃膜陽(yáng)極和低功函的金屬陰極之間，由于通過(guò)將寬帶隙的聚[2,7-(9-辛基咔唑)-alt-(4',7'-二噻吩基-5',6'-二十二烷基苯并噻二唑)]作為給體材料，非富勒烯1.8-萘二酰胺小分子衍生物作為受體材料共混形成的活性層，所述活性層的厚度為30～50nm，因此具有高的透光率，優(yōu)于傳統(tǒng)的厚度為100nm左右的活性層的有機(jī)太陽(yáng)能電池，而且具有高光電轉(zhuǎn)化效率，為半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。
盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。