一种有机太阳能电池的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种有机太阳能电池。


背景技术：

2.随着社会的发展，能源资源的日益紧缺，开发新型能源受到人们越来越多的关注。太阳能作为一种清洁可再生能源主要有光伏利用和光热利用两方面。在最近兴起的太阳能电池中，有机太阳能电池由于效率高、容易制备受到人们的广泛关注。有机太阳能电池的工作原理分为三部分：1当太阳光照射到有源层时激发有源层产生电子和空穴；2电子和空穴分别向电子传输层和空穴传输层传输；3电子和空穴在电极界面被收集。
3.但是，现有技术中，有机太阳能电池有源层在吸收光子时产生的载流子有限，能够传输到电子传输层和空穴传输层的更加有限。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种有机太阳能电池，其有源层在光照下能够激发更多的载流子，提升有机太阳能电池的效率。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种有机太阳能电池，包括：fto玻璃、在所述fto玻璃上的电子传输层etl、在所述etl上的钙钛矿层、在所述钙钛矿层上的铜核sio2壳cu@sio2纳米粒子层、在所述cu@sio2纳米粒子层上的空穴传输层以及在所述空穴传输层上的电极。
6.优选的，所述cu@sio2纳米粒子上包括成阵列分布的cu@sio2纳米粒子。
7.优选的，所述cu@sio2纳米粒子层包括通过两次以上旋涂叠加的两个以上cu@sio2纳米粒子子层。
8.与现有技术相比，本实用新型至少具有下述优点：
9.在有源层的钙钛矿层上设置cu@sio2纳米粒子层，在光照射时能够产生局域表面等离子体，激发更多的载流子，且化学惰性的sio2壳可以防止金属核俘获载流子造成损失，从而能够有效的提升有机太阳能电池的效率。
附图说明
10.图1示出本实用新型提供的有机太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
11.在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
12.在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
13.图1示出本实用新型的提供有机太阳能电池的结构示意图。如图1所示，该太阳能电池包括：fto玻璃(掺杂氟的sno2导电玻璃)、etl(电子传输层)、电子传输层上的钙钛矿层(perovskite)、在钙钛矿层上的cu@sio2(中心的铜被外层sio2包裹的核壳结构)纳米粒子层、在所述cu@sio2纳米粒子层上的空穴传输层(htl)以及在空穴传输层上的电极(例如au电极)，其中，cu@sio2纳米粒子指的是具有core
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shell(核壳)结构的纳米粒子，中间的核为cu，包裹cu的外层的壳为sio2。
14.在一个可选实施方式中，cu@sio2纳米粒子层上包括成阵列分布的cu@sio2纳米粒子。
15.在一个示例中，采用aao模板将cu@sio2纳米粒子诱导成二维平面阵列，再与有机太阳能电池有源层进行掺杂。具体操作如下：首先，用阳极氧化法制作单通的aao模板，然后将制作的cu@sio2纳米粒子溶液经过超声处理15min后，倒入干净的烧杯，接着把制作的单通aao模板孔向上平铺在装有cu@sio2纳米粒子溶液烧杯的底部静止24h后取出并进行真空干燥。然后用饱和的四氯化锡溶液出去aao，等待溶液沉淀，取出上清液离心分离，用丙酮和水各分离三次。接下来在干净的fto玻璃上旋涂一层sno2，然后在手套箱中旋涂一层钙钛矿层，接着用移液枪抽取70ul的所得溶液滴在fto玻璃的正中心，设置低转速1500r时间10s，高转速4000r时间30s进行旋涂纳米壳核材料。接着旋涂空穴传输层然后在干燥的空气中氧化12h后开始蒸镀金电极完成器件的制备。
16.在一个可选实施方式中，所述cu@sio2纳米粒子层包括通过两次以上旋涂叠加的两个以上cu@sio2纳米粒子子层。
17.其中，cu@sio2纳米壳核粒子的制备过程包括：
18.称取约3.369g brjjr58(约3mmol)、15ml环己院于两口烧瓶中，加热、控制温度在50℃，电磁搅拌400r。待液体澄清透明后，加入0.45ml 0.3m的硝酸铜水溶液与三乙醇胺的混合溶液，体系(即液体)呈蓝色；待体系稳定后约1h，向体系加入0.1g nabh4，有气泡生成，体系迅速由蓝色变为黑色；还原1h后，加入0.2ml 0.02m的nacn水溶液于体系中；待2h后，量取1.2ml浓氨水加入体系中，体系黏度上升；适当提高转速，搅拌1h后，加入1.7g正硅酸乙酯，50℃下反应2h，溶液由黑色逐渐变为深蓝色，再加入15ml异丙醇进行破乳，停止反应，超声、离心分离(6000rpm)；将离心得到的固体用异丙醇洗涤，再离心，重复洗涤两次。以异丙醇：水＝3：1的溶液洗涤一次。最后将离心得到的固体放在电热恒温干燥箱中100℃烘10h，冷却至室温后，放入管式炉，空气通入量为10
‑
15ml/min，升温速率为5℃/min，450℃下焙烧2h。
19.其中，sio2外壳的厚度均可通过teos的量来调控，核的大小可通过所用原材料来控制。
20.通过采用本实用新型提供的有机太阳能电池，在钙钛矿层上设置cu@sio2纳米粒子层，在光照射时能够产生局域表面等离子体，激发更多的载流子，且化学惰性的sio2壳可以防止金属核俘获载流子造成损失，从而能够有效的提升有机太阳能电池的效率。


技术特征：
1.一种有机太阳能电池，包括：fto玻璃、在所述fto玻璃上的电子传输层etl、在所述etl上的钙钛矿层、在所述钙钛矿层上的cu@sio2纳米粒子层、在所述cu@sio2纳米粒子层上的空穴传输层以及在所述空穴传输层上的电极，其中，所述cu@sio2为中心的铜被外层sio2包裹的核壳结构。2.如权利要求1所述的有机太阳能电池，其中，所述cu@sio2纳米粒子层包括成阵列分布的cu@sio2纳米粒子。3.如权利要求1或2所述的有机太阳能电池，其中，所述cu@sio2纳米粒子层包括通过两次以上旋涂叠加的两个以上cu@sio2纳米粒子子层。

技术总结
本实用新型公开了一种有机太阳能电池，包括：FTO玻璃、在所述FTO玻璃上的电子传输层ETL、在所述ETL上的钙钛矿层、在所述钙钛矿层上的铜核SiO2壳Cu@SiO2纳米粒子层、在所述Cu@SiO2纳米粒子层上的空穴传输层以及在所述空穴传输层上的电极。穴传输层上的电极。穴传输层上的电极。


技术研发人员：张利胜 赵成鹏 王雪妍 孙世鹏
受保护的技术使用者：首都师范大学
技术研发日：2021.01.27
技术公布日：2021/11/5