本发明专利技术公开了一种包括电子传输层和空穴传输层的太阳能电池，包括依次层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层和阴极，其中，空穴传输层为PEDOT:PSS；在活性层与阴极之间设电子传输层，所述电子传输层的材料是一种单体具有结构式（I）的聚合物，其聚合物n为1～300之间的任意整数，（I）A选自结构式II所示的4-硝基取代的取代苯基、结构式III所示的4-烷氧基取代的取代苯基、结构式IV所示的取代杂环或结构式V所示的取代杂环。该电池具有较高的开路电压和良好的器件性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电器件领域，尤其涉及一种太阳能电池。
技术介绍
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太阳能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太阳能电池，其中，多晶硅和非晶硅太阳能电池在民用太阳能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 已经由专利技术之初的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。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I %，标志着有机半导体制备的光伏器件取得突破。1992年Sariciftci等在对MEH-PPV/C6Q复合体系的研究中发现二者在基态没有相互作用，但是C6tl对MEH-PPV的荧光却有很强的猝灭作用，并提出体系中存在光诱导电子转移过。人们对不同的复合体系进行深入研究，证明了光诱导电子转移的存在。这一过程在几个皮秒内完成，可以有效地阻止光激发产生的电子和空穴再发生复合。光诱导电荷快速能量转移现象的发现是聚合物太阳电池理论方面的重大突破，为聚合物太阳电池效率的提高提供了理论支持。1995年俞钢等人通过将电子给体材料与受体材料共混，制得共轭聚合物MEH-PPV和碳60互穿网络结构的太阳电池，其能量转换效率达到2. 9%。在这种体系中，电子给体材料与受体材料形成双连续的互穿网络状结构，这种结构大大增大了二者界面面积，使异质结更加分散，这种将异质结结构分散到整个活性层的结构，实际上将整个活性层变为一个大的本体异质结，从而在活性层中的任何位置均可产生电荷。只要各相材料形成从二者界面到各自电极的连续通道，那么，由光子到电子的转换效率可以得到很大的提高。这就是人们常说的太阳能电池。体异质结概念产生克服了单层、双层/多层器件的结构缺陷。由于电子给体与电子受体各自形成网络状连续相，光诱导所产生的电子与空穴分别在各自的相中输运并在相应的电极上被收集，光生载流子在到达相应的电极前被重新复合的几率大大降低，从而提高了光电流。这样，体异质结结构就能大幅度的提高光电能量转换效率。如今，体异质结概念已广泛用于基于聚合物的太阳电池，能量转换效率已能达到5%以上，其具有诱人的发展方向。但是，目前有机太阳电池的开路电压一般只能达到0. 60、. SOeV左右，距离商业化还有一段较大的距离。因此，如何获得高效率更高，性能更稳定的有机太阳能电池，实现其商业化生产，应用于目前无机太阳电池所应用的所有领域，是本领域技术人员面临的很大挑战。
技术实现思路
本专利技术公开了一种包括电子传输层和空穴传输层的太阳能电池，其同时具有较高的开路电压，从而具有良好的器件性能。本专利技术的包括电子传输层和空穴传输层的太阳能电池包括依次层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层和阴极，其中，空穴传输层为PEDOT: PSS ;在活性层与阴极之间设电子传输层，所述电子传输层的材料是一种单体具有结构式(I)的聚合物，其聚合物n为I 300之间的任意整数，权利要求1.一种包括电子传输层和空穴传输层的太阳能电池，包括依次层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层和阴极，其特征在于，空穴传输层为PEDOT:PSS ;在活性层与阴极之间设电子传输层，所述电子传输层的材料是一种单体具有结构式 (I)的聚合物，其聚合物η为I 300之间的任意整数，2.如权利要求I所述的太阳能电池，其特征在于，所述A为取代苯基II时，其中R1,R2, R3, R4分别独立地指氢、卤素、羟基、胺基、甲基、乙基。所述R1, R2, R3和R4中优选至少有一个为羟基或胺基，所述羟基或胺基进一步取代成其相应的磷酸酯、羧酸酯、磺酸酯、酰胺、肽类及相应的有机盐或无机盐类衍生物。3.如权利要求I所述的太阳能电池，其特征在于，所述A为取代苯基III时，其中R5, R6, R7, R8分别独立地指氢、卤素、羟基、胺基、甲基、乙基、苄基、烷氧基、硝基、酰氧基或酰胺基，且R5, R6, R7, R8不同时为氢。所述R5, R6, R7和R8中优选至少有一个为羟基或胺基，所述羟基或胺基进一步取代成其相应的磷酸酯、羧酸酯、磺酸酯、酰胺、肽类及相应的有机盐或无机盐类衍生物。4.如权利要求I所述的太阳能电池，其特征在于，所述A为取代杂环IV或取代杂环V 时，R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18分别独立选自氢、卤素、羟基、胺基、取代胺基、氰基、 烧基、烧氧基。5.如权利要求I所述的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材料为3，4，5-三甲氧基-I-苯，3，4，5-三甲氧基-I-苯，3，4，5-三甲氧基-I-苯，3，4，5-三甲氧基-I-苯，3，4，5_三甲氧基-l-苯，3.4,5- 二甲氧基_1_苯，3.4,5- 二甲氧基_1_苯，5_ 二氣甲基_2_卩比唳，3-苯并噻吩-2-甲酸甲酯，2-芴甲氧酰胺基-3-乙酰氧基-N-丙酰胺，2-氨基-3-羟基-N-丙酰胺，或者3.4,5- 二甲氧基-1-苯。6.如权利要求I 5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，衬底的材料为玻璃、柔性高分子或金属基材。7.如权利要求I 5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，阳极的材料为金属氧化物或含有掺杂物的金属氧化物。8.如权利要求I 5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，活性层包括层叠而成的电子给体材料和电子受体材料，其中电子给体材料为共轭聚合物或有机小分子半导体材料，电子受体材料为碳60及其衍生物或者碳70及其衍生物或者无机半导体纳米颗粒。9.如权利要求I 5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，阴极的材料为不透光金属。全文摘要本专利技术公开了一种包括电子传输层和空穴传输层的太阳能电池，包括依次层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层和阴极，其中，空穴传输层为PEDOT:PSS；在活性层与阴极之间设电子传输层，所述电子传输层的材料是一种单体具有结构式(I)的聚合物，其聚合物n为1～300之间的任意整数，(I)A选自结构式II所示的4-硝基取代的取代苯基、结构式III所示的4-烷氧基取代的取代苯基、结构式IV所示的取代杂环或结构式V所示的取代杂环。该电池具有较高的开路电压和良好的器件性能。文档编号H01L51/46GK102983274SQ20121047272公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日专利技术者张俊, 丛国芳 申请人:溧阳市生产力促进中心本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括电子传输层和空穴传输层的太阳能电池，包括依次层叠的衬底、阳极、空穴传输层、活性层和阴极，其特征在于，空穴传输层为PEDOT:PSS；在活性层与阴极之间设电子传输层，所述电子传输层的材料是一种单体具有结构式（I）的聚合物，其聚合物n为1～300之间的任意整数，（I）A选自结构式II所示的4?硝基取代的取代苯基、结构式III所示的4?烷氧基取代的取代苯基、结构式IV所示的取代杂环或结构式V所示的取代杂环；?其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R10，R11，R12，R13，R14，，R15，R16，R17，R18分别独立选自氢、卤素、羟基、胺基、取代胺基、氰基、烷基、烷氧基、硝基、酰胺基、卤代烷基、酰基、醛基、羧基、烷氧羰基或酰氧基，且R5，R6，R7，R8不同时为氢；?R9选自1?3个碳原子的烷基或1?3碳原子取代烷基；?X，Y分别独立选自氮、氧或硫；?其中所述烷基为1?6个碳原子烷基；所述烷氧基为1?6个碳原子的烷基氧基或氧基烷基；所述卤代烷基为被F、Cl或Br取代的1?6个碳原子的烷基；烷氧羰基为1?6个碳原子的烷氧羰基。?FDA0000243519981.jpg,FDA0000243519982.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，丛国芳，
申请(专利权)人：溧阳市生产力促进中心，
类型：发明
国别省市：
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