[發明專利]一種太陽能電池結構及其制備方法

無效

• 申請號: 200710018344.5
• 申請日: 2007-07-02
• 公開（公告）號: CN101257054A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 王青;戴劍峰;李維學;魏智強;馮旺軍;姜金龍;馬軍;張嵩波;崔永福;李揚;姚東;張超
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及太陽能電池的結構。

背景技術

利用太陽能發電的材料包括用硅(單晶硅、多晶硅)制造的太陽能電池板、由砷化鎵和銻化鎵等三五族半導體構成的太陽能電池和有機太陽能電池三個系列。

硅太陽能電池板和三五族半導體構成的太陽能電池的成本高昂，容易破碎，因此其大面積推廣還存在著諸多局限。有機太陽能電池的優點在于其造價低廉，重量輕，加工方便，可以彎曲，可粘貼等特點，具有多樣性的用途，使用時只要將一卷太陽能電池薄膜攤開放在屋頂上即可。其不足之處是能量轉換效率比較低，一般為0.1％～4.2％。

發明內容

本發明的目的是提高太陽能電池的光電能量轉換效率。

本發明是一種太陽能電池結構，采用C₆₀(OH)₂₄作為異質結的n型材料，質量分數為50％，以共軛導電聚合物聚噻酚衍生物PEDOT為異質結的p型材料，質量分數為47％，將以上兩種材料與質量分數為3％單壁碳納米管聚合成共混異質結膜，以在玻璃板上涂有氧化銦錫的薄膜作為陽極，以鋁膜為陰極。

制備上述太陽能電池結構的方法，其步驟為：

(1)首先制備水溶性C₆₀(OH)₂₄：將制備的純度為99.5％的C₆₀加入濃硝酸和濃硫酸混合溶液中，在超聲振蕩下反應三天，變成黃綠色溶液，再加入NaOH水溶液，顏色變為深棕黃色，使PH值達到7，蒸發掉溶劑，得到棕黑色的水溶性C₆₀(OH)₂₄的結晶體；

(2)在丙酮中用超聲清洗涂有氧化銦錫薄膜的玻璃板；

(3)用濃硝酸和濃硫酸氧化法提純單壁納米碳管；

(4)將C₆₀(OH)₂₄、PEDOT和單壁碳納米管在超聲振蕩下制成的水溶液旋涂在氧化銦錫薄膜上，在120℃下干燥45分鐘，形成厚度為100納米的共混異質結膜；

(5)采用電子束加熱蒸鍍技術在異質結薄膜上蒸鍍厚度為150納米的鋁膜作為電池陰極，氧化銦錫薄膜為電池陽極。

本發明的有益之處在于：本發明使太陽能電池的光電能量轉換效率達到8％。其主要原因為：

(1)碳納米管的加入改善了電子和空穴的遷移率，顯著提高了太陽能電池的短路電流，從而使光電能量轉換效率提高。

(2)水溶性C₆₀(OH)₂₄的使用，有效地提高了n型材料與p型材料的相容性和相混性，減少P型材料和N型材料的相分離，提高了電子空穴對的輸運性，并提高了膜的均勻性，改善了膜的形貌，提高了加工友好性，使電池的光電能量轉換效率得到提高。

具體實施方式

本發明是一種太陽能電池結構，采用C₆₀(OH)₂₄作為異質結的n型材料，質量分數為50％，以共軛導電聚合物聚噻酚衍生物PEDOT為異質結的p型材料，質量分數為47％，將以上兩種材料與質量分數為3％單壁碳納米管聚合成100nm厚的共混異質結膜，以在玻璃板上涂有氧化銦錫的薄膜作為陽極，以鋁膜為陰極。在玻璃板上所涂的氧化銦錫的薄膜的厚度為100nm，所涂的鋁膜的厚度為150nm。

制備以上所述太陽能電池結構的方法，其步驟為：

(1)首先制備水溶性C₆₀(OH)₂₄：將制備的純度為99.5％的C₆₀加入濃硝酸和濃硫酸混合溶液中，濃硝酸和濃硫酸的體積比為1∶3中，在超聲振蕩下反應三天，變成黃綠色溶液，再加入NaOH水溶液，顏色變為深棕黃色，使PH值達到7，蒸發掉溶劑，得到棕黑色的水溶性C₆₀(OH)₂₄的結晶體；

(2)在丙酮中用超聲清洗涂有氧化銦錫薄膜的玻璃板；

(3)用濃硝酸和濃硫酸氧化法提純單壁納米碳管；

(4)將C₆₀(OH)₂₄、PEDOT和單壁碳納米管在超聲振蕩下制成的水溶液旋涂在氧化銦錫薄膜上，在120℃下干燥45分鐘，形成厚度為100納米的共混異質結膜；

(5)采用電子束加熱蒸鍍技術在異質結薄膜上蒸鍍厚度為150納米的鋁膜作為電池陰極，氧化銦錫薄膜為電池陽極。