本發(fā)明涉及光伏器件制備，具體為有機(jī)光伏薄膜拉伸性能提升方法、有機(jī)太陽能電池及制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)太陽能電池具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如柔韌性、輕量化、低成本以及易大面積制備?；诖藘?yōu)勢，它們可以制成薄膜，可以更好地適應(yīng)各種形狀和曲面，非常適合穿戴設(shè)備應(yīng)用場景。因此發(fā)展具有良好拉伸性能的有機(jī)太陽能電池是優(yōu)化可穿戴技術(shù)的有效策略。

2、目前大部分高效率有機(jī)太陽能電池的活性層均基于聚合物給體：小分子受體共混體系，該共混體系的力學(xué)性能較差，裂紋起始應(yīng)變小于10％，彈性模量在1gpa左右，無法滿足有機(jī)太陽能電池柔性可穿戴的應(yīng)用要求。近年來一些提高有機(jī)光伏薄膜拉伸性能的方法被提出，例如通過在有機(jī)層材料中引入具有高彈性和良好力學(xué)性能的聚合物，如聚氨酯、硅橡膠、聚醚酯等彈性體；或者利用動態(tài)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵相互作用設(shè)計(jì)動態(tài)聚合物，這些動態(tài)鍵可以在受力時(shí)斷裂并在應(yīng)力釋放后重新形成，賦予薄膜自我修復(fù)和優(yōu)異的拉伸恢復(fù)能力。但這些方法在賦予薄膜更好的拉伸性能的同時(shí)也可能以犧牲一部分光電轉(zhuǎn)化效率為代價(jià)，因此，如何在保持或提升有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的情況下改善活性層的力學(xué)性能成為待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供有機(jī)光伏薄膜拉伸性能提升方法、有機(jī)太陽能電池及制備方法，實(shí)現(xiàn)在保持或提升有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的情況下改善活性層的力學(xué)性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種有機(jī)光伏薄膜拉伸性能提升方法，所述有機(jī)光伏薄膜的制備方法為將電子給體材料、電子受體材料和有機(jī)溶劑混合后形成有機(jī)光伏原材料，然后基于有機(jī)光伏原材料制備有機(jī)光伏薄膜，其特征在于：在有機(jī)光伏原材料中加入增柔劑，且增柔劑的添加質(zhì)量為電子給體材料和電子受體材料總質(zhì)量的0.2-20％。

4、一種有機(jī)太陽能電池，所述太陽能電池包括導(dǎo)電基底、空穴傳輸層、有機(jī)光伏薄膜活性層、電子傳輸層以及金屬電極，所述有機(jī)光伏薄膜活性層在制備時(shí)采用有機(jī)光伏薄膜拉伸性能提升方法提升拉伸性能，且有機(jī)光伏薄膜活性層中的電子給體材料和電子受體材料的質(zhì)量比為0.2-10。

5、優(yōu)選的，所述有機(jī)光伏薄膜活性層中的增柔劑選自p型增柔劑或者n型增柔劑，所述p型增柔劑選自b(c6f5)3、cui、c60f36、c60f48、f2-tcnq、f4-tcnq、f6-tcnnq、mntppcl、cotpp、c60、fecl3、i2、moo3、mo(tfd)3、mo(tfd-cocf3)3、mn3o4、tcnq和v2o5中的一種；所述n型增柔劑選自csf、pei、pi-ph-pi、tp-tpi、fpi、tbaf、peie、cs2co3、cocp2中的一種；

6、所述有機(jī)光伏薄膜活性層中的有機(jī)溶劑選自氯仿、氯苯、二氯苯、三氯苯、甲苯、二甲苯、或四氫呋喃中的一種；

7、所述有機(jī)光伏薄膜活性層中的電子給體材料選自聚(對亞苯基亞乙烯)類、聚(亞芳基亞乙烯基)類、聚(對亞苯基)類、聚(亞芳基)類、聚噻吩類、聚喹啉類、嚇啉類、酞菁類或者由吸電子共軛單元與給電子共軛單元偶聯(lián)組成的共聚物中的一種，所述有機(jī)光伏薄膜活性層中的電子受體材料選自富勒烯或其衍生物、苝或其衍生物、萘或其衍生物、酰亞胺類受體、稠環(huán)電子受體和非稠環(huán)電子受體中的一種；

8、所述吸電子共軛單元為吡咯并吡咯二酮、苯并噻二唑、噻吩并吡咯二酮或者噻吩并噻吩中的一種，所述給電子共軛單元為咔唑、芴、苯并二噻吩、苯并二呋喃、二噻吩并苯或引達(dá)省中的一種。

9、優(yōu)選的，所述有機(jī)光伏薄膜活性層采用旋涂、刮涂或印刷的方式沉積在空穴傳輸層表面，且有機(jī)光伏薄膜活性層的厚度為10-1000nm。

10、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電基底選自含有金屬氧化物、石墨烯、碳納米管或金屬納米線的玻璃或薄膜。

11、優(yōu)選的，所述空穴傳輸層空穴傳輸層為pedot：pss層，厚度為20-90nm。

12、優(yōu)選的，所述電子傳輸層為pfn-br或pdino，厚度為10nm。

13、優(yōu)選的，所述金屬電極材料選自鈣、鎂、鋇、鋁、銀、金、銅、鎳、鋅、鈦、錳、鐵、鉑或鉬中的一種金屬，且金屬電極的厚度為100-300nm。

14、一種有機(jī)太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

15、s1、采用洗潔精稀釋液、去離子水、丙酮、異丙醇依次對導(dǎo)電基底進(jìn)行超聲清洗，之后用氮?dú)鈱⒈砻娈惐既軇┐蹈?，然后采用紫外臭氧清洗機(jī)對導(dǎo)電基底進(jìn)行紫外臭氧處理30min；

16、s2、在臭氧處理后的導(dǎo)電基底的表面旋涂pdeot：pss溶液，旋涂條件為4000r/min，旋涂時(shí)間為30s，然后放入鼓風(fēng)烘箱中進(jìn)行烘干，條件為150℃、20min，以得到干燥的空穴傳輸層；

17、s3、將旋涂有空穴傳輸層的導(dǎo)電基底傳入手套箱中，在空穴傳輸層表面旋涂有機(jī)光伏薄膜活性層的原材料，旋涂條件為2500r/min、60s，然后將導(dǎo)電基底在100℃熱臺上放置10min，對有機(jī)光伏薄膜活性層進(jìn)行熱退火處理，所述有機(jī)光伏薄膜活性層的原材料中的電子給體材料為ptb7-th、電子受體材料為n2200、增柔劑為f4-tcnq和有機(jī)溶劑為氯仿，且ptb7-th和n2200的質(zhì)量比為1；

18、s4、在退火后的有機(jī)光伏薄膜活性層表面旋涂pfn-br電子傳輸層，旋涂條件為3000r/min、40s；

19、s5、將旋涂有pfn-br電子傳輸層的導(dǎo)電基底放入真空蒸鍍設(shè)備中，在pfn-br表面蒸鍍100nm厚度的金屬電極ag，得到有機(jī)太陽能電池。

20、優(yōu)選的，所述有機(jī)光伏薄膜活性層的原材料制備時(shí)在45℃加熱攪拌溶解一整晚得到。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

22、本發(fā)明中將少量的增柔劑加入到有機(jī)光伏薄膜的給、受體原材料中，能夠改善有機(jī)光伏薄膜的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，有利于光伏性能，從而在保持或提高活性層光伏性能的情況下，提高活性層的可拉伸性能，降低模量，降低成本，提高導(dǎo)電性和循環(huán)拉伸穩(wěn)定性，并且將該方法應(yīng)用在有機(jī)太陽能電池中，在有機(jī)太陽能電池其他結(jié)構(gòu)不做改變的情況下能夠提高有機(jī)太陽能電池的導(dǎo)電性，改善有機(jī)太陽能電池的循環(huán)拉伸穩(wěn)定性，降低有機(jī)太陽能電池的成本。

技術(shù)特征：

1.一種有機(jī)光伏薄膜拉伸性能提升方法，所述有機(jī)光伏薄膜的制備方法為將電子給體材料、電子受體材料和有機(jī)溶劑混合后形成有機(jī)光伏原材料，然后基于有機(jī)光伏原材料制備有機(jī)光伏薄膜，其特征在于：在有機(jī)光伏原材料中加入增柔劑，且增柔劑的添加質(zhì)量為電子給體材料和電子受體材料總質(zhì)量的0.2-20%。

2.一種有機(jī)太陽能電池，所述太陽能電池包括導(dǎo)電基底、空穴傳輸層、有機(jī)光伏薄膜活性層、電子傳輸層以及金屬電極，其特征在于：所述有機(jī)光伏薄膜活性層在制備時(shí)采用權(quán)利要求1所述的方法提升拉伸性能，且有機(jī)光伏薄膜活性層中的電子給體材料和電子受體材料的質(zhì)量比為0.2-10。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)太陽能電池，其特征在于：所述有機(jī)光伏薄膜活性層中的增柔劑選自p型增柔劑或者n型增柔劑，所述p型增柔劑選自b(c6f5)3、cui、c60f36、c60f48、f2-tcnq、f4-tcnq、f6-tcnnq、mntppcl、cotpp、c60、fecl3、i2、moo3、mo(tfd)3、mo(tfd-cocf3)3、mn3o4、tcnq和v2o5中的一種；所述n型增柔劑選自csf、pei、pi-ph-pi、tp-tpi、fpi、tbaf、peie、cs2co3、cocp2中的一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)太陽能電池，其特征在于：所述有機(jī)光伏薄膜活性層采用旋涂、刮涂或印刷的方式沉積在空穴傳輸層表面，且有機(jī)光伏薄膜活性層的厚度為10-1000nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)太陽能電池，其特征在于：所述導(dǎo)電基底選自含有金屬氧化物、石墨烯、碳納米管或金屬納米線的玻璃或薄膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)太陽能電池，其特征在于：所述空穴傳輸層空穴傳輸層為pedot：pss層，厚度為20-90nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)太陽能電池，其特征在于：所述電子傳輸層為pfn-br或pdino，厚度為10nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)太陽能電池，其特征在于：所述金屬電極材料選自鈣、鎂、鋇、鋁、銀、金、銅、鎳、鋅、鈦、錳、鐵、鉑或鉬中的一種金屬，且金屬電極的厚度為100-300nm。

9.一種權(quán)利要求3-8任意一項(xiàng)所述的有機(jī)太陽能電池的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)太陽能電池制備方法，其特征在于：所述有機(jī)光伏薄膜活性層的原材料制備時(shí)在45℃加熱攪拌溶解一整晚得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光伏器件制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為有機(jī)光伏薄膜拉伸性能提升方法、有機(jī)太陽能電池及制備方法，所述有機(jī)光伏薄膜的制備方法為將電子給體材料、電子受體材料和有機(jī)溶劑混合后形成有機(jī)光伏原材料，然后基于有機(jī)光伏原材料制備有機(jī)光伏薄膜，并且在有機(jī)光伏原材料中加入增柔劑，且增柔劑的添加質(zhì)量為電子給體材料和電子受體材料總質(zhì)量的0.2?20%，本發(fā)明中將少量的增柔劑加入到有機(jī)光伏薄膜的給、受體原材料中，能夠改善有機(jī)光伏薄膜的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，有利于光伏性能，從而在保持或提高活性層光伏性能的情況下，提高活性層的可拉伸性能，降低模量，降低成本，提高導(dǎo)電性和循環(huán)拉伸穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：柯惠珍,裴珞汐,葉龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：閩江學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/26