【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于有機光伏器件或有機半導體薄膜太陽能電池領域，具體涉及一種基于噴-旋涂結合工藝的半透明有機太陽能電池。
技術介紹
1、半透明有機太陽能電池在建筑一體化方面的應用是其最重要的應用之一。通過將半透明有機太陽能電池集成到建筑物的窗戶、外墻和屋頂等部位，可以實現建筑物的自給自足和節能減排。同時，這種一體化建筑還可以提高建筑物的美觀度和舒適度，為人們創造更加智能和環保的生活空間。由于半透明有機太陽能電池具有輕質和柔性的特點，因此可以將其應用于便攜式設備中，如手機、平板電腦和筆記本電腦等。通過在設備表面集成半透明有機太陽能電池，可以實現設備的自給自足和持續充電，從而延長設備的使用時間。
2、雖然半透明有機太陽能電池的研究已經取得了一定的進展，但仍有許多問題需要解決。未來，研究人員需要進一步探索新的有機材料和器件結構，以提高半透明有機太陽能電池的光電轉化效率和穩定性。同時，還需要進一步開發與其他太陽能利用技術相結合的方案，以實現多種能源的聯合利用。此外，還需要加強半透明有機太陽能電池在建筑一體化等方面的應用研究，以推動其在綠色建筑和可持續發展方面的應用。
3、半透明有機太陽能電池由于需要高的透光率，因此光活性層的厚度受到限制，通常在60nm左右。但這也降低了光活性層的吸光效率，最終會導致器件性能的降低。因此，如何找到合適的方法，使得在保證太陽能電池半透明度的同時，改善其器件效率，是一個關鍵的研究方向。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的問題是：如何提供一種
2、本專利技術的技術方案為：
3、一種基于噴-旋涂結合工藝的半透明有機太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池采用反型結構，從下到上依次為：襯底，透明導電陰極ito，陰極緩沖層，光活性層，陽極緩沖層，金屬陽極；所述噴-旋涂結合工藝，其特征在于：使用溶液法制備光活性層時，先將基板放置于旋涂儀上以固定速率旋轉，隨后使用噴涂設備將光活性層溶液均勻噴涂在旋轉的基片上，最終制備得到光活性層薄膜。
4、作為優選，所述噴-旋涂結合工藝，旋涂儀設置的參數為2000-5000rpm/min，旋涂時長為30-50s；噴涂設備的噴涂流量為50-200ul/min，距離旋涂儀上基板的高度為10-20cm，噴涂時長根據最終薄膜厚度來控制，活性層薄膜厚度在30-60nm之間。
5、作為優選，所述光活性層的溶液由電子給體材料pbdb-t與電子受體材料itic的混合溶液制備而成，溶劑選用氯苯、二氯苯、甲苯、二甲苯中的一種；所述混合溶液中pbdb-t和itic的質量百分比為1:3～3:1之間，所述混合溶液的濃度為10～30mg/ml。
6、作為優選，所述陰極緩沖層材料為zno、tio2、azo、al2o3等，厚度范圍為10～20nm。
7、作為優選，所述陽極緩沖層材料為moo3、npb、tapc、hatcn中的一種，薄層厚度范圍為5～10nm，采用真空熱蒸發法制備得到。
8、作為優選，所述金屬陰極材料為ag、al或au中的一種，薄層厚度范圍為20～40nm，采用真空熱蒸發法制備得到。
9、作為優選，所述襯底材料為玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料為聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、氯醋樹脂或聚丙烯酸的一種或多種。
10、作為優選，制備過程包括以下步驟：
11、1)對由透明襯底及透明導電陰極ito所組成的基板進行清洗，清洗后用氮氣吹干；
12、2)在透明導電陰極ito表面旋轉涂覆、印刷或噴涂陰極緩沖層，并進行熱退火；
13、3)在陰極緩沖層上采用噴-旋涂結合工藝制備pbdb-t:itic光活性層，隨后對得到的光活性層作熱退火處理；
14、4)將制備有活性層的基板送入真空蒸鍍設備，在光活性層上制備陽極緩沖層；
15、5)在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陰極。
16、作為優選，步驟(2)所述陰極緩沖層熱退火溫度范圍在150～300℃，時間范圍為30～90min。步驟(3)所述光活性層退火溫度范圍在50～80℃，時間范圍為20～40min。所述熱退火方式采用恒溫熱臺加熱、烘箱加熱、遠紅外加熱、熱風加熱的一種或多種。
17、本專利技術的優點和顯著的技術進步在于：
18、第一，通過使用噴-旋涂結合工藝，顯著改善了噴涂過程中液滴在基板上的聚集行為，在液滴均勻散步在基板表面的同時，高速旋涂的基板會加速液滴的成膜過程，在向心力和液滴張力的協同效應下，減少液滴中給受體材料的團聚，從而提升制備的活性層薄膜的透過率。
19、通過調節噴涂和旋涂工藝參數，使活性層中給受體形成更合適的互穿網絡結構，提升給受體材料的接觸面積，使激子在給受體界面處的解離效率更高。
20、噴-旋涂工藝同時結合了噴涂的均勻性和旋涂的附著性，調控了活性層薄膜的形態，改善了給受體材料的結晶特性，從而提升了載流子的遷移率。
21、噴-旋涂結合工藝在優化了光活性層透過率的同時，還提升了活性層中載流子動力學，從而得到高性能的半透明有機太陽能電池。
22、第二，本專利技術的技術方案在產業應用中主要解決了傳統太陽能電池制備方法中薄膜均勻性和透明度差、制備成本高以及工藝復雜等問題，具體表現在以下幾個方面，并帶來了顯著的技術進步：
23、1.提高薄膜的均勻性和性能一致性
24、傳統太陽能電池的薄膜制備多采用單一的旋涂或噴涂工藝，而旋涂工藝導致薄膜邊緣較厚、中心較薄的現象，噴涂工藝則導致薄膜局部厚度不均，影響光活性層的均勻性和光電性能的一致性。
25、本專利技術通過將噴涂與旋涂工藝相結合，使光活性層溶液在基板旋轉的過程中被均勻噴涂，從而顯著提高了薄膜的均勻性。噴-旋涂工藝能夠在保持良好薄膜厚度控制的同時，確保整體薄膜的均勻性和電學性能的一致性，從而提升了太陽能電池的整體性能。
26、2.提高太陽能電池的透光性，適合半透明應用
27、傳統的有機太陽能電池大多不透明，限制了其在建筑玻璃、智能窗戶等半透明應用場景中的使用。此外，傳統方法難以實現薄膜的精準厚度控制，從而影響了電池的透光率。
28、通過噴-旋涂工藝，本專利技術能夠制備出厚度控制在30-60nm之間的光活性層薄膜，極大地提高了太陽能電池的透光性，使其適用于半透明應用場景。此技術在不影響發電效率的情況下，實現了更高的透光率，滿足了建筑玻璃和智能窗戶等產品的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于噴-旋涂結合工藝的半透明有機太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池采用反型或正型結構，從下到上依次包含：透明襯底、透明導電陰極ITO、陰極緩沖層、光活性層、陽極緩沖層及金屬陽極；或是透明襯底、透明導電陽極ITO、陽極緩沖層、光活性層、陰極緩沖層及金屬陰極。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述光活性層是通過噴-旋涂結合工藝制備而成，具體包括以下步驟：將基板置于旋涂儀上以固定速率旋轉，使用噴涂設備將光活性層溶液均勻噴涂于旋轉基板表面，形成薄膜。
3.根據權利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述陰極緩沖層材料為ZnO、TiO2、AZO、Al2O3中的一種或多種組合，薄層厚度范圍為10-20nm。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其特征在于，所述陽極緩沖層材料為MoO3、NPB、TAPC、HATCN中的一種，薄層厚度范圍為5-10nm，采用真空熱蒸發法制備而成。
5.根據權利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述光活性層是由PBDB-T和ITIC的混合溶液制備，且PBDB-T與ITIC的質量百分比為1:
6.根據權利要求5所述的太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池的制備過程包括以下步驟：
7.一種噴-旋涂結合工藝，其特征在于，該工藝用于制備光活性層薄膜，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的噴-旋涂結合工藝，其特征在于，所述光活性層溶液包括PBDB-T與ITIC的混合溶液，溶劑選用氯苯、二氯苯、甲苯或二甲苯中的一種，且PBDB-T與ITIC的質量百分比為1:3至3:1，混合溶液濃度為10-30mg/ml。
9.根據權利要求7所述的噴-旋涂結合工藝，其特征在于，所述工藝中旋涂的持續時間為30-50秒，噴涂時間依據所需薄膜的厚度控制，使制備的光活性層薄膜厚度在30-60nm之間。
10.根據權利要求7所述的噴-旋涂結合工藝，其特征在于，在噴-旋涂過程中，噴涂后的光活性層薄膜在50-80℃的溫度下進行20-40分鐘的熱退火，以增強薄膜的光學和電學性能。
...【技術特征摘要】
1.一種基于噴-旋涂結合工藝的半透明有機太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池采用反型或正型結構，從下到上依次包含：透明襯底、透明導電陰極ito、陰極緩沖層、光活性層、陽極緩沖層及金屬陽極；或是透明襯底、透明導電陽極ito、陽極緩沖層、光活性層、陰極緩沖層及金屬陰極。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述光活性層是通過噴-旋涂結合工藝制備而成，具體包括以下步驟：將基板置于旋涂儀上以固定速率旋轉，使用噴涂設備將光活性層溶液均勻噴涂于旋轉基板表面，形成薄膜。
3.根據權利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述陰極緩沖層材料為zno、tio2、azo、al2o3中的一種或多種組合，薄層厚度范圍為10-20nm。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其特征在于，所述陽極緩沖層材料為moo3、npb、tapc、hatcn中的一種，薄層厚度范圍為5-10nm，采用真空熱蒸發法制備而成。
5.根據權利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，所述光活性層是由pbdb-t和itic的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：范譜，田江昊，王坤，于軍勝，
申請(專利權)人：電子科技大學長三角研究院湖州，
類型：發明
國別省市：
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