[發明專利]一種用于柔性有機太陽能電池的柔性陽極及其制備方法

無效

• 申請號: 201110334535.9
• 申請日: 2011-10-30
• 公開（公告）號: CN102368539A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 劉賢豪;侯麗新;張繼偉;田嵐;章峰勇
• 申請（專利權）人: 中國樂凱膠片集團公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;郭紹華

技術領域

本發明屬于有機光電器件技術領域，具體涉及一種用于有機太陽能電池的柔性陽極及其制備方法。

背景技術

有機太陽能電池是繼硅系太陽能電池、化合物半導體太陽能電池之后的第三代新型太陽能電池，其技術發展主要經歷了三個階段，對應的結構分別為：單層肖特基型有機太陽能電池、雙層異質結型有機太陽能電池和混合異質結有機太陽能電池。

有機太陽能電池，因其制備簡單、成本低廉、重量輕、可制成柔性薄膜器件等突出優點近年來受到廣泛重視，光電性能也在不斷提升，在實驗室研發方面，日本三菱化學公司于2011年4月創造了9.2%的轉換效率（見《science》第332卷293頁）。但在產業化方面，領先者美國konarka公司的商業化產品轉換效率還較低，在3%左右。所以，如何提高器件的光電轉換效率，達到柔性化和實用化要求，是目前有機太陽能電池、尤其是基于柔性襯底的有機太陽能電池領域亟待解決的關鍵問題。

目前，常用于制備柔性有機太陽能電池的柔性陽極是在柔性透明基材上鍍有一層ITO導電層，如PET/ITO，由于其方塊電阻高（大于20Ω/□），存在不利于電子或空穴在電極的快速傳輸和收集的缺陷；如果要得到方塊電阻低于20Ω/□的ITO導電膜，那么ITO導電層的厚度將大于400nm，其存在柔韌性和附著力變得很差、無法進行后期加工處理（如蝕刻、清洗等）、電池組裝以及實際應用。另外，使用PET/ITO直接用作有機太陽能電池的陽極，其功函數（約4.6eV）較低，不利于活性層產生空穴在陽極上的注入。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述現有柔性有機太陽能電池用柔性陽極所存在的問題和不足，提供一種用于柔性有機太陽能電池的柔性陽極。

本發明所要解決的另一技術問題是提供這種柔性陽極的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種用于柔性有機太陽能電池的柔性陽極，所述柔性陽極是在柔性透明基材上設置金屬網格，在網格的網孔內涂覆填充劑，然后沉積透明導電金屬氧化物薄膜，再沉積導電金屬薄膜；所述柔性陽極的方塊電阻為0.1~20Ω/□，透過率為75~90%。?

上述柔性陽極中，所述金屬網格的開孔率大于等于80%。

上述柔性陽極中，所述金屬網格中金屬線的厚度為0.1～2μm、寬度為5～100μm、間距為0.1～5mm。

上述柔性陽極中，所述填充劑為聚對苯二甲酸乙二醇酯、明膠、聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚氨酯中的任意一種。

上述柔性陽極中，所述透明導電金屬氧化物薄膜中的導電金屬氧化物選自銦錫氧化物、摻氟的氧化錫、摻鋁的氧化鋅、摻銻的氧化錫、摻鎵的氧化鋅中的任意一種。

上述柔性陽極中，所述透明導電金屬氧化物薄膜的厚度為10～400nm。

上述柔性陽極中，所述導電金屬薄膜中的導電金屬為鈹、金、鎳、鈷中的任意一種。

上述柔性陽極中，所述導電金屬薄膜的厚度為1～10nm。

一種柔性陽極的制備方法，它按如下步驟進行：

（1）在柔性透明基材上設置金屬網格；

（2）在金屬網格的網孔內涂覆填充劑，涂覆厚度與網格金屬線的厚度相同；

（3）然后沉積透明導電金屬氧化物；

（4）再沉積導電金屬薄膜，得到本發明的柔性陽極。

與現有技術相比，本發明通過在柔性透明基材上設置低電阻金屬網格，在網格的網孔內涂覆填充劑將金屬網格平坦化，再沉積透明導電金屬氧化物將金屬網格連接成有機的導電整體，利于電子或空穴在電極的快速傳輸和收集，使得用此柔性陽極制備的柔性有機太陽能電池光電轉換效率高、柔韌性好；最后在透明導電金屬氧化物再沉積一層導電金屬薄膜，提高了電池中空穴的注入能力，可進一步提高電池的光電轉化效率。本發明提供的制備方法，工藝簡單，由該方法得到的柔性陽極可以顯著提高太陽能電池的光電轉換效率和可撓性，達到柔性化和實用化要求。

具體實施方式