本發(fā)明屬于有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

1、溶液化處理的有機(jī)太陽能電池(oscs)具有重量輕、顏色多、半透明、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在建筑光伏一體化(bipv)領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。尤其是有機(jī)半導(dǎo)體材料可以通過對(duì)能級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)吸收特定波長的光，以得到色彩豐富的半透明有機(jī)太陽能電池(st-oscs)，并且彼此之間還可以相互匹配以實(shí)現(xiàn)良好的中性色。為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)光伏(opv)在bipv(如光伏窗戶)領(lǐng)域的應(yīng)用，st-oscs除了需要滿足出色的光電轉(zhuǎn)換效率(pce)，還要具有優(yōu)異的中性感知色彩以及良好的可見光透過率，以避免過于艷麗的色彩造成的視覺疲勞。

2、st-oscs的顏色中性可以通過0-100的顯色指數(shù)(cri)來表示，其中較高的cri值意味著可以更好的反應(yīng)景物本身的顏色，對(duì)應(yīng)較好的中性色。近年來oscs的效率快速發(fā)展，目前最高pce已經(jīng)超過了20％，然而這些高效oscs都是建立在不透明器件的基礎(chǔ)上的，其光學(xué)性能(尤其是cri)是不理想的。因此，光伏性能和光學(xué)性能之間的權(quán)衡問題值得在st-oscs中進(jìn)行深入研究。特別是，需要進(jìn)一步探索能夠解決這一權(quán)衡問題的有效方法，以同時(shí)提高st-oscs的光伏性能和中性色感知效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，通過引入寬帶隙受體作為第三組分彌補(bǔ)活性層在可見光范圍的不平衡吸收，水平化透射光譜，提高st-oscs顯色指數(shù)，同時(shí)優(yōu)化活性層形貌，實(shí)現(xiàn)pce與cri的平衡，使st-oscs在保持較高效率的同時(shí)，具有優(yōu)異的中性色以及良好的可見光透過率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)將圖案化的ito導(dǎo)電玻璃進(jìn)行表面預(yù)處理；

4、(2)將步驟(1)處理后潔凈ito導(dǎo)電玻璃浸沒在鄰二氯甲苯與過氧化氫的混合溶液中，在紫外處理ito導(dǎo)電玻璃，經(jīng)過上述處理后，用無水乙醇清洗ito表面殘留的試劑，再次進(jìn)行紫外臭氧處理，得到氯化的ito導(dǎo)電玻璃陽極；

5、(3)將pm6:btp-ec9:pc71bm的三元混合溶液于手套箱內(nèi)旋涂在氯化的ito導(dǎo)電玻璃陽極表面，得到光活性層；

6、(4)在步驟(3)得到的光活性層上方旋涂pndit-f3n的甲醇溶液，得到電子傳輸層；

7、(5)在真空條件下在步驟(4)得到的電子傳輸層表面蒸鍍銀電極；

8、(6)在步驟(5)得到的銀電極表面交替蒸鍍一層氟化鋰和三氧化鉬，得到一層簡(jiǎn)單的dbr即可。

9、作為優(yōu)選的，所述步驟(1)中ito導(dǎo)電玻璃表面處理方法為：將圖案化的ito導(dǎo)電玻璃依次放入去離子水、丙酮、和異丙醇中進(jìn)行超聲清洗，每次超聲洗滌15分鐘，然后使用純凈的氮?dú)膺M(jìn)行吹干處理并置于紫外臭氧清洗儀中處理15分鐘。

10、作為優(yōu)選的，所述步驟(2)中ito導(dǎo)電玻璃浸沒步驟中，使用的過氧化氫濃度為30％，所述混合溶液中鄰二氯甲苯與過氧化氫的體積比為15:2，紫外處理ito導(dǎo)電玻璃時(shí)間為5min，紫外臭氧處理ito導(dǎo)電玻璃時(shí)間為15min。

11、作為優(yōu)選的，所述步驟(3)中三元混合溶液中溶劑采用甲苯，溶解條件為60℃條件下攪拌4h，三元混合溶液中pm6、btp-ec9與pc71bm的質(zhì)量比為1:0.8:0.4，三元混合溶液濃度為17mg/ml并以體積分?jǐn)?shù)為0.5％的dio為添加劑，所述旋涂過程的旋涂條件為在轉(zhuǎn)速2500rpm下旋涂30s，活性層厚度為110nm，旋涂結(jié)束后轉(zhuǎn)移至加熱臺(tái)上對(duì)樣品在100℃下進(jìn)行10min退火。

12、作為優(yōu)選的，所述步驟(4)中的pndit-f3n溶液濃度為0.5mg/ml，并以體積分?jǐn)?shù)為0.5％的乙酸助溶，旋涂條件為在轉(zhuǎn)速4000rpm下旋涂30s。

13、作為優(yōu)選的，所述步驟(5)真空條件為真空度大于5×10-6mbar，得到的銀電極厚度為15nm。

14、作為優(yōu)選的，所述步驟(6)中的dbr的結(jié)構(gòu)中氟化鋰與三氧化鉬的厚度分別為62.4nm與37.3nm。

15、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所述一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其通過引入寬帶隙受體作為第三組分彌補(bǔ)活性層在可見光范圍的不平衡吸收，水平化透射光譜，提高st-oscs顯色指數(shù)，同時(shí)優(yōu)化活性層形貌，實(shí)現(xiàn)pce與cri的平衡，使st-oscs在保持較高效率的同時(shí)，具有優(yōu)異的中性色以及良好的可見光透過率。通過本方法制備的太陽能電池可以通過給受體比例調(diào)節(jié)，配合簡(jiǎn)單分布式布拉格反射鏡，有效水平化透射光譜，得到優(yōu)異的中性色彩；同時(shí)，該策略可以有效提高器件效率，實(shí)現(xiàn)半透明有機(jī)光伏器件光學(xué)性能與光伏性能之間的權(quán)衡。此外，本發(fā)明所選溶劑為環(huán)境友好型溶劑，可以減少生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題，符合綠色發(fā)展觀念。

技術(shù)特征：

1.一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中ito導(dǎo)電玻璃表面處理方法為：將圖案化的ito導(dǎo)電玻璃依次放入去離子水、丙酮、和異丙醇中進(jìn)行超聲清洗，每次超聲洗滌15分鐘，然后使用純凈的氮?dú)膺M(jìn)行吹干處理并置于紫外臭氧清洗儀中處理15分鐘。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中ito導(dǎo)電玻璃浸沒步驟中，使用的過氧化氫濃度為30％，所述混合溶液中鄰二氯甲苯與過氧化氫的體積比為15:2，紫外處理ito導(dǎo)電玻璃時(shí)間為5min，紫外臭氧處理ito導(dǎo)電玻璃時(shí)間為15min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中三元混合溶液中溶劑采用甲苯，溶解條件為60℃條件下攪拌4h，三元混合溶液中pm6、btp-ec9與pc71bm的質(zhì)量比為1:0.8:0.4，三元混合溶液濃度為17mg/ml并以體積分?jǐn)?shù)為0.5％的dio為添加劑，所述旋涂過程的旋涂條件為在轉(zhuǎn)速2500rpm下旋涂30s，活性層厚度為110nm，旋涂結(jié)束后轉(zhuǎn)移至加熱臺(tái)上對(duì)樣品在100℃下進(jìn)行10min退火。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中的pndit-f3n溶液濃度為0.5mg/ml，并以體積分?jǐn)?shù)為0.5％的乙酸助溶，旋涂條件為在轉(zhuǎn)速4000rpm下旋涂30s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(5)真空條件為真空度大于5×10-6mbar，得到的銀電極厚度為15nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中的dbr的結(jié)構(gòu)中氟化鋰與三氧化鉬的厚度分別為62.4nm與37.3nm。

技術(shù)總結(jié)
一種中性色高效半透明太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：將圖案化的ITO導(dǎo)電玻璃進(jìn)行表面預(yù)處理；將處理后潔凈ITO導(dǎo)電玻璃浸沒在鄰二氯甲苯與過氧化氫的混合溶液中，紫外處理ITO導(dǎo)電玻璃，用無水乙醇清洗ITO表面殘留的試劑，再進(jìn)行紫外臭氧處理，得到氯化的ITO導(dǎo)電玻璃陽極；將PM6:BTP?eC9:PC71BM的三元混合溶液于手套箱內(nèi)旋涂在氯化的ITO導(dǎo)電玻璃陽極表面，得到光活性層；在光活性層上方旋涂PNDIT?F3N的甲醇溶液，得到電子傳輸層；在真空條件下在電子傳輸層表面蒸鍍銀電極；在銀電極表面交替蒸鍍一層氟化鋰和三氧化鉬，得到一層簡(jiǎn)單的DBR即可。具有優(yōu)異的中性色以及良好的可見光透過率。

技術(shù)研發(fā)人員：閔杰,趙江通,葉志杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西錦石達(dá)美新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15