本申請涉及太陽能電池，尤其涉及一種形成膜層的方法、有機太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機/聚合物太陽能電池因其活性層為帶隙可調(diào)的有機半導體材料，和其本征的輕質(zhì)、柔性、無毒、可卷對卷高通量制備等優(yōu)點，使其在便攜式能源、室內(nèi)光伏、建筑光伏一體化等應用場景上展現(xiàn)出極大的市場潛力。目前，單結(jié)有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破20%，初步達到可商業(yè)化的門檻，成為當下太陽能電池領(lǐng)域發(fā)展的一大重要分支。目前高效率的器件都是基于旋涂制備的小面積活性層，但是對于旋涂，成膜時有大量的溶液被甩走，會造成材料的浪費；并且由于基底高速旋轉(zhuǎn)時內(nèi)外部分不同的離心力大小，使得當薄膜尺寸擴大到一定程度時，會造成厚度的不均勻，因此并不適用于大面積薄膜的制備。而刮涂時，刮刀能夠?qū)⑷芤壕鶆虻匿佋诨咨?，并不會造成溶液的損失浪費，并且溶液受力均勻，使得薄膜厚度并不會因為尺寸的變化而發(fā)生較大的改變，更適合于制備大面積薄膜。

2、但是目前采用刮涂和狹縫涂布等工藝制備的大面積活性層仍然存在膜層質(zhì)量欠佳（如厚度不均勻）問題，大面積組件的效率仍遠遠落后于小面積器件，制約了有機太陽能電池的商業(yè)化發(fā)展。

3、需要說明的是，上述內(nèi)容并不必然是現(xiàn)有技術(shù)，也不用于限制本申請的專利保護范圍。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供一種形成膜層的方法、有機太陽能電池及其制備方法，以解決或緩解上面提出的采用刮涂和狹縫涂布等工藝制備的大面積活性層仍然存在膜層質(zhì)量欠佳（如厚度不均勻）問題。

2、本申請實施例的第一方面，提供一種形成膜層的方法，所述方法包括：提供支撐體；令所述支撐體的一側(cè)面與基板接觸，并在所述支撐體遠離所述基板的一側(cè)面上覆蓋膜層前驅(qū)體溶液，以形成膜層；其中，控制所述基板的溫度t1與所述膜層前驅(qū)體溶液溫度t2之間的溫度差不大于目標溫度，所述目標溫度用于調(diào)控所述膜層前驅(qū)體溶液流型的形成，所述目標溫度為0-20℃。

3、通過控制基板的溫度和膜層前驅(qū)體溶液的溫度之間的溫度不大于目標溫度，所述目標溫度為用于調(diào)控所述膜層前驅(qū)體溶液流型的形成，所述目標溫度的范圍為0-20℃。該較低的溫度差，可以有效地控制膜層前驅(qū)體溶液流型的形成，即控制馬蘭戈尼流的強弱和方向，實現(xiàn)馬蘭戈尼流和毛細管流的動態(tài)平衡，進而調(diào)控了膜層前驅(qū)體溶液在揮發(fā)干燥過程中的流體力學，使得膜層前驅(qū)體溶液能夠均勻沉積，從而提升形成的膜層均勻性。該方法流程簡單和適應性較強，無需額外的工藝操作流程，可獲得大面積膜層。

4、根據(jù)本申請的實施例，所述支撐體包括透明導電電極和功能層，所述功能層位于所述透明導電電極的一側(cè)表面。

5、根據(jù)本申請的實施例，所述功能層包括空穴傳輸層或電子傳輸層。

6、根據(jù)本申請的實施例，所述功能層為空穴傳輸層，所述空穴傳輸層位于所述透明導電電極的遠離所述基板的一側(cè)面。

7、根據(jù)本申請的實施例，t1為20-80℃。

8、根據(jù)本申請的實施例，t2為20-90℃。

9、根據(jù)本申請的實施例，所述膜層前驅(qū)體溶液包括活性層前驅(qū)體溶液。

10、根據(jù)本申請的實施例，所述活性層前驅(qū)體溶液包括固體添加劑、電子給體、電子受體和溶劑。

11、根據(jù)本申請的實施例，所述電子給體在所述活性層前驅(qū)體溶液中的濃度為3-15mg/ml。

12、根據(jù)本申請的實施例，所述電子受體在在所述活性層前驅(qū)體溶液中的濃度為5-20mg/ml。

13、根據(jù)本申請的實施例，所述固體添加劑的質(zhì)量與所述電子受體的質(zhì)量之比為(0.15-1.5)∶1。

14、根據(jù)本申請的實施例，所述電子給體包括、、中的至少一種。

15、根據(jù)本申請的實施例，所述電子受體包括、、、、中的至少一種。

16、根據(jù)本申請的實施例，所述固體添加劑包括苯的鹵素取代物。

17、根據(jù)本申請的實施例，所述溶劑為氯仿、氯苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、四氫呋喃中的至少一種。

18、根據(jù)本申請的實施例，所述覆蓋活性層前驅(qū)體溶液之后，所述形成活性層之前，還包括：退火處理，所述退火處理的溫度為80-110℃，時間為3-10min。

19、本申請實施例的第二方面，提出一種有機太陽能電池的制備方法，包括：提供支撐體，所述支撐體包括層疊設置的透明導電電極和功能層，令所述透明導電電極與基板接觸，并在所述功能層遠離所述透明導電電極的一側(cè)面上覆蓋膜層前驅(qū)體溶液，以形成膜層；其中，控制所述基板的溫度t1與所述膜層前驅(qū)體溶液溫度t2之間的溫度差不大于目標溫度，所述目標溫度用于調(diào)控所述膜層前驅(qū)體溶液流型的形成，所述目標溫度為0-20℃，所述功能層包括空穴傳輸層或電子傳輸層，所述膜層包括活性層，所述膜層前驅(qū)體溶液包括活性層前驅(qū)體溶液。

20、本申請實施例的有機太陽能電池的制備方法操作簡單，無需額外的工藝操作流程，即可獲得大面積活性層。另外，獲得的活性層的膜層厚度較均勻、表面粗糙度較小、結(jié)晶度較高，從而使得活性層內(nèi)載流子傳輸更快且電荷復合減少，進而有利于提升有機太陽能電池的光電性能。

21、本申請實施例的第三方面，提供一種有機太陽能電池。該電池包括層疊設置的透明導電電極、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層和頂電極，其中活性層是第一方面所述的方法制備得到的。

22、本申請的有機太陽能電池具有較高光電效率。這是在于活性層是采用前述第一方面所述的方法得到，使得活性層的膜層厚度較均勻、表面粗糙度較小、結(jié)晶度較高，從而使得活性層內(nèi)載流子傳輸更快且電荷復合減少，進而有利于提升有機太陽能電池的光電性能。

技術(shù)特征：

1.一種形成膜層的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撐體包括透明導電電極和功能層，所述功能層位于所述透明導電電極的一側(cè)表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述功能層包括空穴傳輸層或電子傳輸層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述功能層為空穴傳輸層，所述空穴傳輸層位于所述透明導電電極的遠離所述基板的一側(cè)面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，t1為20-80℃；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述膜層前驅(qū)體溶液包括活性層前驅(qū)體溶液。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述活性層前驅(qū)體溶液包括固體添加劑、電子給體、電子受體和溶劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電子給體包括、、中的至少一種；

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，所述覆蓋活性層前驅(qū)體溶液之后，所述形成活性層之前，還包括：退火處理，

11.一種有機太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括：

12.一種有機太陽能電池，其特征在于，包括層疊設置的透明導電電極、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層和頂電極，其中活性層是采用權(quán)利要求1-10所述的方法制備得到的。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于太陽能電池領(lǐng)域。提供一種形成膜層的方法、有機太陽能電池及其制備方法。所述形成膜層方法包括：提供支撐體；令所述支撐體的一側(cè)面與所述基板接觸，并在所述支撐體上覆蓋膜層前驅(qū)體溶液，以形成膜層；其中，控制所述基板的溫度T<subgt;1</subgt;與所述膜層前驅(qū)體溶液溫度T<subgt;2</subgt;之間的溫度差不大于目標溫度，所述目標溫度用于調(diào)控所述膜層前驅(qū)體溶液流型的形成，所述目標溫度為0?20℃。該方法可以獲得均勻的膜層，且流程簡單，無需額外的工藝操作流程，即可獲得大面積膜層。

技術(shù)研發(fā)人員：顧豪,崔標
受保護的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6