[發(fā)明專利]一種有機(jī)太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110392681.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN102394271A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐建新;徐仔全;李艷青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/44
• 分類號(hào): H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種有機(jī)太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

能源是制約社會(huì)發(fā)展的全球性問題，而太陽能則是未來最有希望的能源之一。因此，基于光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光伏太陽能電池越來越受到重視。目前太陽能電池分為無機(jī)太陽能電池(硅太陽能電池)和有機(jī)太陽能電池。其中，有機(jī)太陽能電池是指由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。基于有機(jī)材料的太陽能電池由于其原料易得，制備工藝簡單、環(huán)境穩(wěn)定性高、而且有良好的光伏效應(yīng)，因此日益被人們重視。

現(xiàn)有的有機(jī)太陽能電池包括：陽極、空穴收集層、活性層(也稱激子產(chǎn)生層或載流子產(chǎn)生層)、電子收集層和陰極，如，ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al。一般采用在玻璃或塑料基板上制作透明導(dǎo)電氧化物鍍膜層(TCO，Transparent?Conducting?Oxide)，如TCO鍍膜層可以為氧化銦錫ITO薄膜，將TCO鍍膜層作為有機(jī)太陽能電池的陽極基片，而采用PEODT:PSS材料(即聚3，4乙烯二氧噻吩：聚4-甲苯磺酸)作為空穴收集層。但目前有機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率和工作壽命是限制該技術(shù)商業(yè)化的主要技術(shù)問題。因此，迫切需要尋找積極有效、成本較低的方法來制備高效率、長壽命有機(jī)太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種有機(jī)太陽能電池及其制備方法，基于本發(fā)明結(jié)構(gòu)的太陽能電池可以在較低的工藝溫度下實(shí)現(xiàn)，具有與塑料基板兼容的特性，具有較高的轉(zhuǎn)化效率、且使用壽命增長。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

該太陽能電池包括：

基板，所述基板為透明玻璃或透明塑料；

陰極，所述陰極為透明導(dǎo)電氧化物鍍膜層或金屬層；

電子收集層，所述電子收集層為極性有機(jī)小分子層；

活性層、所述活性層包括聚合物給體-受體混合層；

空穴收集層，所述空穴收集層為過渡金屬氧化物層或者導(dǎo)電聚合物層；以及

陽極，所述陽極為透明導(dǎo)電氧化物鍍膜層或金屬層。

優(yōu)選的，所述極性有機(jī)小分子層為三(8-羥基喹啉)鋁、酞菁氧鈦、酞菁鉛、或酞菁氯鋁中的一種或幾種混合物。

優(yōu)選的，所述極性有機(jī)小分子層的單個(gè)分子極性分布和表面電勢(shì)在白光照射下發(fā)生改變。

優(yōu)選的，所述電子收集層的厚度為1～200nm。

優(yōu)選的，所述過渡金屬氧化物層為三氧化鉬、三氧化鎢或五氧化二釩中的一種或幾種混合物。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電聚合物層為聚(3，4-乙撐二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸鹽。

優(yōu)選的，所述透明導(dǎo)電氧化物層為氧化銦錫、鋁鋅氧化物或氟氧化錫中的一種或幾種混合物。

優(yōu)選的，所述金屬層為鋁、鎂、銀、金或銅中的一種。

優(yōu)選的，所述陰極、電子收集層、活性層、空穴收集層和陽極依次設(shè)置于所述基板上，或者所述陽極、空穴收集層、活性層、電子收集層和陰極依次設(shè)置于所述基板上。

優(yōu)選的，所述太陽能電池還包括：緩沖層，設(shè)置于所述陰極和所述電子收集層之間，或者設(shè)置于所述陽極和所述空穴收集層之間，該緩沖層由金屬氧化物或氟化物材料構(gòu)成。

該制備方法包括步驟：

在基板上涂布透明導(dǎo)電氧化物層或金屬層作為陰極；

在所述陰極上沉積極性有機(jī)小分子層作為電子收集層；

將形成有電子收集層的基板放入手套箱中，在所述電子收集層上旋涂聚合物給體-受體的混合溶液，得到活性層；

在所述活性層上制作空穴收集層；

在空穴收集層上沉積透明導(dǎo)電氧化物層或金屬層，生成該有機(jī)太陽能電池的陽極。

或者該制備方法包括步驟：

在基板上涂布透明導(dǎo)電氧化物層或金屬層作為陽極；

在所述陽極上沉積空穴收集層；

將形成有空穴收集層的基板放入手套箱中，在所述空穴收集層上旋涂聚合物給體-受體的混合溶液，得到活性層；

在所述活性層上制作極性有機(jī)小分子層作為電子收集層；

在電子收集層上沉積透明導(dǎo)電氧化物層或金屬層，生成該有機(jī)太陽能電池的陰極。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種有機(jī)太陽能電池及其制備方法，本發(fā)明的有機(jī)太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)可采用正置結(jié)構(gòu)，也可采用倒置結(jié)構(gòu)。