秒，后转转速2000转/分钟，时间为20秒；
(3)取适量KLaF4:Yb3+，Er3+-P3HT:PCBM前躯体溶液滴于制备有1102薄膜的基片上，打开漩涂按钮；
(4)将漩涂好的KLaF4:Yb3+，Er3+-P3HT:PCBM薄膜在充满氩气的手套箱中静置30分钟后，可进行下一步空穴传输层的制备。
[0016]太阳能电池制备:
(1)有机光敏层配方:用电子天平称P3HT(Rieke Metals) 15毫克，PCBM (Nano C) 15毫克；混合后，将其溶解在0.75毫升的氯苯中；向溶液中加入适量KLaF4:Yb3+，Er3+粉末，然后放在有温度控制的磁力搅拌器上，小于50°C搅拌48小时，待用；
(2)用溶胶凝胶方法在透明导电衬底上漩涂T12溶液；漩涂好的T12透明薄膜在马弗炉中高温煅烧；
(3)在惰性气体保护的气箱中，在制备好的透明T12薄膜上甩一层KLaF4= Yb3+,Er3+-P3HT:PCBM ；
(4)空穴传输层的制备:在活性层上用真空热蒸发法沉积MoO3薄膜；
(5)电极的制备:在MoO3表面分别蒸发金属铝，通过惰性气体保护下后退火(150°C下烘烤15分钟)；
5材料及器件性能测试:
为了评价以KLaF4:Yb3+，Er3+-P3HT:PCBM.作为活性层的有机太阳能电池的光伏特性，我们利用Keithley测试仪对它进行了 J-V曲线的测试。
[0017]下面结合实施例对本发明进一步描述，该描述只是为了更好的说明本发明而不是对其进行限制。本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，都落入本发明的保护范围。
[0018]实施例一
(1)清洗ITO导电玻璃片:先将导电玻璃玻片放入盛有清洁剂(如立白牌液体洗涤剂)的溶液中浸泡10分钟，然后反复擦洗后清水冲干净；接着用抛光粉进行抛光处理；然后分别放入装有去离子水、一次丙酮和一次酒精的器皿中分别超声15分钟；最后放入烘箱中100度烘干以消除应力；
(2)将1102前躯体溶液漩涂于导电玻璃基底上，工作条件为:前转转速750转/分钟，时间为12秒，后转转速4000转/分钟，时间为30秒。将漩涂好的1102薄膜在马弗炉中550 °C下煅烧60分钟；
(3)有机光敏层配方:用电子天平称P3HT15.0毫克，PCBM 15.0毫克，混合后，将其溶解在0.75毫升的氯苯中，然后放在有温度控制的磁力搅拌器上，50°C搅拌48小时；
(4)在惰性气体保护的手套箱中，在制备好的透明1102薄膜上甩一层约200纳米厚的P3HT:PCBM ；
(5)空穴传输层的制备:在活性层上用真空热蒸发法沉积10纳米厚的MoO3薄膜；
(6)电极的制备:在MoO3表面蒸发约150纳米厚的金属铝，通过惰性气体保护下后退火(150°C烘烤15分钟)；
(7)电池性能说明如图2所示:开路电压为:0.54 V ;电池的短路电流为:4.2 mA/cm2,填充因子为:30%，能量转换效率为:0.70%ο
[0019]实施例二
(1)清洗ITO玻璃:同实施例一；
(2)1102电子传输层制备；同实施例一；
(3)有机光敏层配方:用电子天平称P3HT15.0毫克，PCBM 15.0毫克，混合后，将其溶解在0.75毫升的氯苯中，向溶液中加入KLaF4:Yb3+，Er3+粉末0.5毫克，然后放在有温度控制的磁力搅拌器上，50°C搅拌48小时；
(4)在T12上甩有机膜:同实施例一；
(5)空穴传输层制备:同实施例一；
(6)电极的制备:同实施例一；
(7)电池性能说明如图3所示:开路电压为:0.53 V，电池的短路电流为:6.2 mA/cm2,填充因子为:30%，能量转换效率为:1.0%。
[0020]实施例三
(1)清洗ITO玻璃:同实施例一；
(2)1102电子传输层制备；同实施例一；
(3)有机光敏层配方:用电子天平称P3HT15.0毫克，PCBM 15.0毫克；混合后，将其溶解在0.75毫升的氯苯中；向溶液中加入KLaF4:Yb3+，Er3+粉末0.75毫克，然后放在有温度控制的磁力搅拌器上，50°C搅拌48小时；
(4)在T12上甩有机膜:同实施例一；
(5)空穴传输层制备:同实施例一；
(6)电极的制备:同实施例一；
(7)电池性能说明如图4所示:开路电压为:0.57 V，电池的短路电流为:5.9 mA/cm2，填充因子为:35%，能量转换效率为:1.2%。
[0021]实施例四
(1)清洗ITO玻璃:同实施例一；
(2)1102电子传输层制备；同实施例一；
(3)有机光敏层配方:用电子天平称P3HT15.0毫克，PCBM 15.0毫克；混合后，将其溶解在0.75毫升的氯苯中；向溶液中加入KLaF4:Yb3+，Er3+粉末1.0毫克，然后放在有温度控制的磁力搅拌器上，50°C搅拌48小时；
(4)在T12上甩有机膜:同实施例一；
(5)空穴传输层制备:同实施例一；
(6)电极的制备:同实施例一；
(7)电池性能说明如图5所示:开路电压为:0.54 V，电池的短路电流为:4.9 mA/cm2,填充因子为:30%，能量转换效率为:0.80%ο
[0022]本产品的优点及用途
以KLaF4: Yb3+，Er3+-P3HT:PCBM薄膜作为电池活性层，使用溶胶凝胶方法，工艺简单，易控制；KLaF4:Yb3+，Er3+掺杂P3HT:PCBM后，上转换材料KLaF 4:Yb3+, Er3+吸收太阳光谱中的近红外光，然后转化成活性层可吸收的可见光，并且KLaF4:Yb3+，Er3+颗粒可以增强光在活性层中的散射，从而使得可见光在活性层中的传播路径增加，因此提高了活性层对可见光波段光的吸收强度，从而提高电池的转换效率。本发明制备的太阳能电池使用以KLaF4: Yb3+，Er3+-P3HT: PCBM为活性层的效率比单纯P3HT:PCBM作为活性层的太阳能电池性能更优。
[0023]产品的使用过程或方式:
本发明中制备的以KLaF4: Yb3+，Er3+-P3HT:PCBM为活性层的有机太阳能电池在太阳光的照射下能有效的输出电流和电压，把光能转换成电能。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种以KLaF 4: Yb3+，Er3+上转换材料掺杂P3HT: PCBM为活性层的有机光伏电池，包括透明导电衬底、电子传输层、有机活性层，空穴传输层和金属电极，其特征在于:所述的有机活性层是由KLaF4: Yb3+，Er3+上转换材料掺杂P3HT: PCBM而制得的薄膜，其中，KLaF 4: Yb'Er3+上转换材料、P3HT、PCBM的质量比为:0.5~1.0:15:15。2.根据权利要求1所述的以KLaF4: Yb3+，Er3+上转换材料掺杂P3HT:PCBM为活性层的有机光伏电池，其特征在于:所述透明导电衬底为ITO导电玻璃或透明柔性塑料、FTO导电玻璃或透明柔性塑料、AZO导电玻璃或透明柔性塑料、ITAZO导电玻璃或透明柔性塑料中的一种；电子传输层为T12薄膜，空穴传输层是MoO 3薄膜，金属电极为Al电极或Ag电极。3.一种制备如权利要求1所述的以KLaF 4: Yb3+，Er3+上转换材料掺杂P3HT:PCBM为活性层的有机光伏电池的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)清洗透明导电衬底并烘干； (2)用溶胶凝胶方法在透明导电衬底上漩涂T12前驱体溶液；漩涂好的T12透明薄膜在马弗炉中高温煅烧； (3)在惰性气体保护下，在T12薄膜上漩涂KLaF4: Yb3+，Er3+-P3HT: PCBM薄膜，得有机活性层； (3)在有机活性层上热蒸发沉积MoO3空穴传输层； (4)电极的制备:在空穴传输层表面蒸发金属电极，在惰性气体保护下，150°C下烘烤15分钟。4.根据权利要求3所述的以KLaF4: Yb3+，Er3+上转换材料掺杂P3HT:PCBM为活性层的有机光伏电池的制备方法，其特征在于:步骤(3)中KLaF4:Yb3+，Er3+-P3HT:PCBM薄膜是采用溶胶凝胶法制备的，具体包括以下步骤: (1)配制KLaF4: Yb3+，Er3+-P3HT: PCBM 前驱体溶液； (2)利用旋涂法沉积薄膜，漩涂转速是2000转/分钟，漩涂时间是20秒。5.根据权利要求4所述的以KLaF4: Yb3+，Er3+上转换材料掺杂P3HT:PCBM为活性层的有机光伏电池的制备方法，其特征在于:步骤(I)具体为: (1)称量P3HT材料15毫克与PCBM粉末15毫克放置于搅拌瓶中； (2)往步骤(I)中的混合材料中加入0.75毫升氯苯溶剂搅拌30分钟； (3 )向溶液中加入适量的KLaF4: Yb3+，Er3+粉末，搅拌24小时后就得到了不同掺杂量的前驱体溶液。
【专利摘要】本发明属于有机太阳能电池的活性层改进领域，公开了一种以KLaF4:Yb3+,Er3+上转换材料掺杂P3HT:PCBM为活性层的有机光伏电池，包括透明导电衬底、电子传输层、有机活性层，空穴传输层和金属电极，所述的有机活性层是由KLaF4:Yb3+,Er3+上转换材料掺杂P3HT:PCBM而制得的薄膜，其中，KLaF4:Yb3+,Er3+上转换材料、P3HT、PCBM的质量比为：0.5~1.0:15:15。通过在活性层中掺杂上转换材料来吸收太阳光谱中的近红外光，进而转化成活性层可以吸收的可见光，提高了太阳光的利用效率，解决了单纯的P3HT:PCBM活性层制得的电池光电转化效率有限的问题。
【IPC分类】H01L51/46, H01L51/42, H01L51/48
【公开号】CN105185914
【申请号】CN201510675102
【发明人】郑巧, 孙建斌, 俞思敏, 王谢春, 程树英, 周海芳, 赖云锋
【申请人】福州大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月19日