本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池，涉及一種高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的快速發(fā)展，伴隨而來(lái)的是能源的大量消耗以及環(huán)境的污染，使用清潔能源是未來(lái)解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。目前的清潔能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能等，然而風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電等均受到地理、空間等諸多限制因素，并且從電能的產(chǎn)量方面不能很好的滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)能源的需求，唯有太陽(yáng)能發(fā)電可以方便廣泛地應(yīng)用于各種場(chǎng)景。柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池具有低成本、綠色、高效、輕柔、彩色半透明、可采用卷對(duì)卷大面積印刷制備等特點(diǎn)，是一種理想的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

2、柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池與無(wú)機(jī)晶硅太陽(yáng)能電池相比，目前除了轉(zhuǎn)換效率低外，還存在另外一個(gè)急需解決的問(wèn)題，就是穩(wěn)定性差、壽命短，這主要是由于有機(jī)半導(dǎo)體活性材料和電極材料易受外界環(huán)境水、氧等的影響，因此，柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池器件必須通過(guò)封裝層、阻隔層等保護(hù)層來(lái)達(dá)到防止水、氧進(jìn)入到有機(jī)太陽(yáng)能電池內(nèi)部系統(tǒng)的目的。但不同方式形成的阻隔層會(huì)一定程度上影響柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的透光率、抗彎折性、效率等性能。因此，在保證器件效率的同時(shí)提升柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性是關(guān)鍵。

3、在現(xiàn)有的柔性太陽(yáng)能電池中，提升器件穩(wěn)定性可以通過(guò)基底上生長(zhǎng)或貼覆阻隔層來(lái)制作器件，但同時(shí)因阻隔層的粗糙度大會(huì)影響器件效率，而通過(guò)貼合或原位生長(zhǎng)會(huì)一定程度影響器件的光透過(guò)率從而影響電池效率。其次，柔性太陽(yáng)能電池在使用時(shí)對(duì)抗彎折有一定要求，彎折過(guò)程中可能因?yàn)樽韪裟さ馁N合應(yīng)力不均或原位生長(zhǎng)阻隔層在彎折過(guò)程中結(jié)合力不夠?qū)е麻_(kāi)裂，從而影響其阻隔作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

2、為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

3、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其包括沿設(shè)定方向依次層疊設(shè)置的柔性基底、阻隔層、修飾層、銀納米線電極層、有機(jī)功能層、頂電極層和封裝層，其中，所述修飾層的材質(zhì)包括高透光率光刻膠、樹(shù)脂、光轉(zhuǎn)換親疏水材料中的至少一種。

4、在一些實(shí)施例中，所述修飾層的厚度為0.1-10μm，透光率為75％-95％。

5、在一些實(shí)施例中，所述阻隔層的厚度為1-5μm，水蒸汽透過(guò)率低于10-2g/m2·day，氧氣透過(guò)率低于10-1cm3/(m2·day·0.1mpa)，透光率為70％-90％。

6、在一些實(shí)施例中，所述阻隔層的材質(zhì)包括無(wú)機(jī)物、聚合物中的至少一種，其中，所述無(wú)機(jī)物包括氧化硅、氧化鋁和氮化硅中的任意一種或兩種以上的組合，所述聚合物包括聚偏二氯乙烯、乙烯和乙烯醇共聚物中的至少一種。

7、本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備方法，其包括：

8、在柔性基底上形成阻隔層；

9、在所述阻隔層上形成修飾層；

10、在所述修飾層上形成銀納米線電極層；

11、在所述銀納米線電極層上形成有機(jī)功能層；

12、在所述有機(jī)功能層上形成頂電極層；

13、以及，在所述頂電極層上形成封裝層，制得所述高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：

15、1)本發(fā)明提供的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池對(duì)阻隔層進(jìn)行修飾，起到雙層阻隔效果，能夠有效降低水氧透過(guò)率，在提高阻隔性、光透過(guò)率和抗彎折性的同時(shí)，降低表面粗糙度，從而進(jìn)一步提升電池器件的效率與穩(wěn)定性；

16、2)本發(fā)明的修飾層能夠有效降低阻隔層的粗糙度、提升界面浸潤(rùn)性，使得銀線電極分布更均勻，能夠有效提升器件效率；

17、3)本發(fā)明的修飾層能夠增強(qiáng)基底與電極間的結(jié)合力，也能夠改善阻隔層自身抗彎折性能，進(jìn)而提升器件抗彎折的性能。

技術(shù)特征：

1.一種高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括沿設(shè)定方向依次層疊設(shè)置的柔性基底、阻隔層、修飾層、銀納米線電極層、有機(jī)功能層、頂電極層和封裝層，其中，所述修飾層的材質(zhì)包括高透光率光刻膠、樹(shù)脂、光轉(zhuǎn)換親疏水材料中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述修飾層的厚度為0.1-10μμm，透光率為75％-95％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述高透光率光刻膠包括su-8、sun-2300n、sun-5400n中的任意一種或兩種以上的組合；和/或，所述樹(shù)脂包括聚乙烯醇、環(huán)氧樹(shù)脂中的任意一種或兩種的組合；和/或，所述光轉(zhuǎn)換親疏水材料包括光敏烯烴單體或光敏炔烴單體與硫醇化合物的組合，優(yōu)選的，所述光敏烯烴單體包括(2-硝基-1，4-苯基)雙(亞甲基)二丙烯酸酯，所述光敏炔烴單體包括(2-硝基-1，4-苯基)雙(亞甲基)1-己炔酸酯、1，4-苯基雙(亞甲基)二(丁-3-炔-1-基)雙(碳酸酯)中的至少任意一種；優(yōu)選的，所述硫醇化合物包括己烷-1，6-二硫醇、2-乙基-2-(((3-巰基丙?；?氧基)甲基)丙烷-1，3-二基雙(3-巰基丙酸酯)、2，2-雙(((3-巰基丙?；?氧基)甲基)丙烷-1，3-二基雙(3-巰基丙酸酯)中的至少任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述阻隔層的厚度為1-5μm，水蒸汽透過(guò)率低于10-2g/m2·day，氧氣透過(guò)率低于10-1cm3/(m2·day·0.1mpa)，透光率為70％-90％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述阻隔層的材質(zhì)包括無(wú)機(jī)物、聚合物中的至少一種，其中，所述無(wú)機(jī)物包括氧化硅、氧化鋁和氮化硅中的任意一種或兩種以上的組合，所述聚合物包括聚偏二氯乙烯、乙烯和乙烯醇共聚物中的至少一種；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述柔性基底的厚度為50-150μμm，透光率為70％-95％；和/或，所述柔性基底的材質(zhì)包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚酰亞胺中的任意一種或兩種以上的組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述銀納米線電極層的厚度為60-120nm，方阻為10-30ω/sq，光學(xué)透過(guò)率為70％-90％；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述頂電極層的厚度為100-200nm；和/或，所述頂電極層的材質(zhì)包括al、ag和au中的任意一種或兩種以上的組合；和/或，所述封裝層的厚度為10-300μm；和/或，所述封裝層的材質(zhì)包括環(huán)氧類樹(shù)脂、丙烯酸類樹(shù)脂、合成橡膠中的任意一種或兩種以上的組合。

9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，包括：將阻隔層材料以真空熱蒸發(fā)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、陽(yáng)極氧化沉積、旋涂、涂布、靜電噴涂沉積、貼覆中任一種方法施加于所述柔性基底上，制備形成所述阻隔層；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池及其制備方法。所述高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池包括沿設(shè)定方向依次層疊設(shè)置的柔性基底、阻隔層、修飾層、銀納米線電極層、有機(jī)功能層、頂電極層和封裝層，其中，所述修飾層的材質(zhì)包括高透光率光刻膠、樹(shù)脂、光轉(zhuǎn)換親疏水材料中的至少一種。本發(fā)明提供的高阻隔性柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池對(duì)阻隔層進(jìn)行修飾，起到雙層阻隔效果，能夠有效降低水氧透過(guò)率，在提高阻隔性、光透過(guò)率和抗彎折性的同時(shí)，降低表面粗糙度，從而進(jìn)一步提升電池器件的效率與穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：陳陽(yáng),韓云飛,錢凡,駱群,馬昌期
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28