河北工业大学秦大山获国家专利权
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龙图腾网获悉河北工业大学申请的专利一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114899319B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210504084.7,技术领域涉及:H10K30/81;该发明授权一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法是由秦大山;丰尚设计研发完成,并于2022-05-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法在说明书摘要公布了:本发明为一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池的组成从下到上依次为玻璃衬底、阴极层、阴极修饰层、活性层、阳极修饰层、n型掺杂层和阳极层;所述n型掺杂层是以下二组分薄膜中一种:BCP‑Yb、Bphen‑Yb、TPBi‑Yb;制备方法中,溶液法和真空蒸镀法结合起来,其中:采用溶液法制备阴极修饰层和活性层,采用真空蒸镀法制备阳极修饰层、n型掺杂层和阳极。本发明提高有机太阳能电池的成本优势,不但克服了现有的反向有机太阳能电池的制备工艺的瓶颈因素,而且表现出增强的器件性能。
本发明授权一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法在权利要求书中公布了:1.一种使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池,其特征为,该太阳能电池的组成从下到上依次为玻璃衬底、阴极层、阴极修饰层、活性层、阳极修饰层、n型掺杂层和阳极层; 沉积在阳极修饰层上的n型掺杂层是以下二组分薄膜中一种:Ⅰ.由2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉和镱组成的n型掺杂薄膜,其质量比为2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉:镱=100:1~100:40;Ⅱ.由4,7-二苯基-1,10-菲罗啉和镱组成的n型掺杂薄膜,其质量比为4,7-二苯基-1,10-菲罗啉:镱=100:1~100:40;Ⅲ.由1,3,5-三1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基苯和镱组成的n型掺杂薄膜,其质量比为1,3,5-三1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基苯:镱=100:1~100:40; 所述阴极层的材料是导电氧化铟锡薄膜; 所述阴极修饰层的材料是纳米氧化锌; 所述活性层的材料是以下二组分薄膜中的任意一种:Ⅰ.由聚(3-己基噻吩)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯组成的二组分薄膜,其质量配比为聚(3-己基噻吩):[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯=12:6~12:24;Ⅱ.由聚4,8-双5-2-乙基己基噻吩基苯并[1,2-b;4,5-b']二噻吩基-alt-4-2-乙基己基-3-氟噻吩并[3,4-b]噻吩-2-羧酸酯基和[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯组成的二组分薄膜,其质量配比为聚4,8-双5-2-乙基己基噻吩基苯并[1,2-b;4,5-b']二噻吩基-alt-4-2-乙基己基-3-氟噻吩并[3,4-b]噻吩-2-羧酸酯基:[6.6]-苯基-C71-丁酸甲酯=10:5~10:20;Ⅲ.由聚[4,8-双-2-乙基己基-4-氟-2-噻吩基苯并[1,2-b;3,3-b]二噻吩]-alt-[1,3-双-噻吩-5基-5,7-双-2-乙基己基苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮]和12,13-二2-乙基己基-3,9-双十一基-12,13-二氢-[1,2,5]噻二唑并[3,4-e]噻吩并[2'',3'':4',5']噻吩并[2',3':4,5]吡咯并[3,2-g]噻吩并[2',3':4,5]噻吩并[3,2-b]吲哚-2,10-二5,6-二氟-3-二氰基亚甲基茚-1-酮组成的二组分薄膜,其质量配比为聚[4,8-双-2-乙基己基-4-氟-2-噻吩基苯并[1,2-b;3,3-b]二噻吩]-alt-[1,3-双-噻吩-5基-5,7-双-2-乙基己基苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-4,8-二酮]:12,13-二2-乙基己基-3,9-双十一基-12,13-二氢-[1,2,5]噻二唑并[3,4-e]噻吩并[2'',3'':4',5']噻吩并[2',3':4,5]吡咯并[3,2-g]噻吩并[2',3':4,5]噻吩并[3,2-b]吲哚-2,10-二5,6-二氟-3-二氰基亚甲基茚-1-酮=7:3.5~7:14; 所述阳极修饰层的材料是三氧化钼; 沉积在n型掺杂层上的阳极层的材料为铝; 所述的导电氧化铟锡薄膜的厚度为80~300nm和面电阻小于10欧姆每4×4cm2方块; 所述的阴极修饰层的厚度为20~50nm;所述的活性层的厚度为50~500nm;所述的阳极修饰层的厚度为2~10nm;所述的n型掺杂层的厚度为5~50nm;所述的阳极层的厚度为50~200nm; 所述的使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池的制备方法,该方法包括如下步骤: 第一步,衬底上的阴极层的处理 把以阴极层覆盖的玻璃衬底裁剪后,依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗; 第二步,在阴极层上沉积阴极修饰层 将纳米ZnO溶液旋涂到第一步处理过的阴极层上,1000~3000转分钟的速度下旋涂50~70秒钟,形成的阴极修饰层薄膜; 其中,所述的纳米ZnO溶液的溶剂为乙醇,浓度为10~30mgmL,纳米ZnO颗粒的粒径为1~3nm; 第三步,在阴极修饰层上沉积活性层 选用以下工艺中的任意一种: Ⅰ.按照二组分薄膜的质量配比为P3HT:PC61BM =12:6~24,将P3HT和PC61BM加入到1,2-邻二氯苯中形成混合溶液,其中,PC61BM的浓度为6~24mgmL;然后在800~2000转分钟的速度下,将其旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上,之后在大气条件下放置200~1200秒,形成的二组分薄膜; Ⅱ.按照二组分薄膜的质量配比为PTB7-Th:PC71BM =10:5~20,将PTB7-Th和PC71BM加入到1,2-邻二氯苯中形成混合溶液,其中,PC71BM的浓度为5~20mgml;然后在800~2000转分钟的速度下,将其旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上,形成的二组分薄膜; Ⅲ.按照二组分薄膜的质量配比为PM6:Y6 =7:3.5~14,将PM6和Y6加入到氯仿中得到混合溶液,其中,Y6的浓度为3.5~14mgmL;然后在2000~5000转分钟的速度下,将其旋涂到第二步沉积的阴极修饰层上,再在氮气气氛下退火2~8分钟,退火温度为90~110℃,形成的二组分薄膜; 第四步,在活性层上沉积阳极修饰层 将第三步制得的沉积了活性层的产品放入真空镀膜机中;真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa,采用热蒸发方式,在第三步沉积的活性层上再沉积MoO3作为阳极修饰层; 第五步,在阳极修饰层上沉积n型掺杂层 选用以下工艺中的任意一种: Ⅰ.真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa,采用热蒸发方式,在第四步沉积的阳极修饰层上再沉积BCP中掺杂Yb作为n型掺杂层,厚度为5~50nm,其质量配比为BCP:Yb=100:1~100:40; Ⅱ.真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa,采用热蒸发方式,在第四步沉积的阳极修饰层上再沉积Bphen中掺杂Yb作为n型掺杂层,厚度为5~50nm,其质量配比为Bphen:Yb=100:1~100:40; Ⅲ.真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa,采用热蒸发方式,在第四步沉积的阳极修饰层上再沉积TPBi中掺杂Yb作为n型掺杂层,厚度为5~50nm,其质量配比为TPBi:Yb=100:1~100:40; 第六步,在n型掺杂层上沉积阳极层 在真空镀膜机中,真空镀膜机抽到背景真空度为4×10-4Pa,采用热蒸发方式,在第五步沉积的n型掺杂层上沉积Al薄膜作为阳极层,沉积速率为10~30Ås,将此最终产品从在真空镀膜机中取出,最终制得上述使用复合阳极修饰层的有机太阳能电池。
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