[發明專利]有機薄膜太陽能電池的制備方法

無效

• 申請號: 200910218942.6
• 申請日: 2009-11-13
• 公開（公告）號: CN101719534A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 汪志華
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域：

本發明涉及太陽能電池技術領域，確切地說涉及一種有機薄膜太陽能電池的制備方法。

背景技術：

目前的太陽能光伏電池技術主要是基于硅半導體的單晶硅、多晶硅和非晶硅等光伏電池，雖然技術較為成熟，但硅材料制造能耗大、生產成本居高不下，因而不能大規模地推廣和應用，特別在發展中國家。因此，人們就開始尋找和開發新一代更廉價和經濟的太陽能電池材料和技術。

目前，有機薄膜太陽能電池被期望用作未來的低成本太陽能電池，因為它們與傳統的硅和化合物半導體太陽能電池相比可以更容易且以更低的設備成本制造。與無機半導體相比，這類有機半導體材料具有成本低、吸收光譜寬，制造工藝簡單等特點，可以通過真空熱蒸鍍、旋轉涂覆及噴膜等多種方法制作成耗料極少的薄膜。因此，可以制作出大面積、低成本、輕薄、可卷曲以及方便攜帶的有機薄膜太陽能電池并開發出多方面的用途。但是現有的有機薄膜太陽能電池的制作方法存在可控性差、重復性差以及不能制作復雜圖案的缺點。

發明內容：

為了解決目前有機薄膜太陽能電池制作方法中存在的缺點，本發明提供一種卷對卷(roll-to-roll)印刷工藝制備有機薄膜太陽能電池的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種有機薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下工序；

1)選擇鍍有電極的透明塑料，將整卷透明塑料卷置于涂布機的放卷裝置上；

2)抽出透明塑料卷的自由端依次經過涂布機的印刷室、層壓區和烘干區，收緊于收卷裝置里；

3)將調制好的太陽能電池專用墨注入印刷室內的工作臺上，開啟涂布機同步運行，專用墨被印刷到透明塑料的電極上，印刷后的透明塑料卷經過層壓區和烘干區干燥后進入收卷裝置進行收卷，即完成了一層的印刷；

4)根據每層不同的特性更換不同的專用墨，重復上述1、2、3步驟完成有機薄膜太陽能電池中間層及電極的印刷，所述各層的具體方法為：

選取鍍有150納米ITO薄膜陽極的塑料PET，在所述陽極上以卷對卷印刷厚度為30納米聚[3，4-乙撐二氧噻吩]：聚(苯乙烯磺酸酯)層形式的空穴傳輸層，在空穴傳輸層上卷對卷印刷厚度為25納米的聚[3-己基噻吩]的供電子層，在供電子層上卷對卷印刷厚度為25納米的富勒烯的受電子層，在受電子層上卷對卷印刷厚度為5納米浴銅靈形式的電子傳輸層，最后在電子傳輸層上印刷厚度為100納米的Ag薄膜電極，獲得有機薄膜太陽能電池。

本發明與現有制備方法相比具有的有益效果是，可控性高、重復性好、速度快、提高了成品率；具有能制作復雜圖案的太陽能電池的特點；節省人力，提高經濟效益。

附圖說明：

下面根據附圖對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明實施例利用全自動卷對卷涂布機的工作結構圖；

圖2是本發明實施例1的有機太陽能電池的截面示意圖；

圖3是本發明實施例2的有機太陽能電池的截面示意圖。

圖中：1、放卷裝置；2全自動卷對卷涂布室；3、層壓區；4、熱風烘干區；5、收卷裝置；6、透明襯底；7、陽極；8、空穴傳輸層；9、供電子層；10、受電子層；11、電子傳輸層；12、陰極。

具體實施方式：

如圖1所示，本發明提供一種利用全自動卷對卷涂布機制作有機薄膜太陽能電池的方法，1)選擇鍍有電極的透明塑料，將整卷透明塑料卷置于涂布機的放卷裝置1上；2)抽出透明塑料卷的自由端依次經過涂布機的印刷室2、層壓區3和烘干區4，收緊于收卷裝置5里；3)將調制好的太陽能電池專用墨注入印刷室2內的工作臺上，開啟涂布機同步運行，專用墨被印刷到透明塑料的電極上，印刷后的透明塑料卷經過層壓區3和烘干區4干燥后進入收卷裝置5進行收卷，即完成了一層的印刷；4)根據每層不同的特性更換不同的專用墨，重復上述1、2、3步驟完成有機薄膜太陽能電池中間層(包括空穴傳輸層、供電子層、受電子層、電子傳輸層)及電極的印刷。

下面基于其優選實施方案提供本發明的有機薄膜太陽能電池及制備方法進行詳細說明。

在本發明中，供電子有機半導體薄膜9由3-烷基噻吩(P3AT)聚合的p-型有機半導體分子形成。其中，3-烷基噻吩(P3AT)的分子式如式(1)所示。在式(1)中，n選擇1或更大的整數，盡管對n的上限沒有特別限制，但考慮到實用性，n優選為12或者更小。在此，我們選擇n＝5的3-己基噻吩聚合得到P3HT，分子式結構如式(2)所示。由于3-己基噻吩再高溫聚合過程中容易產生多種聚合形態，己基方向整齊度越高光電性能越好。