[發明專利]一種共軛聚合物薄膜太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210091076.0
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102610759A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 謝志元;劉劍;吳江
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種共軛聚合物薄膜太陽能電池及其制備方法。?

背景技術

利用共軛聚合物作為電子給體、富勒烯衍生物作為電子受體的聚合物薄膜太陽能電池具有成本低、柔性好、質量輕以及可溶液加工等優點，成為近年來該領域的研究熱點。1995年，G.Yu等人第一次提出由共軛聚合物和福勒烯衍生物組成的互穿網絡結構的體異質結太陽能電池由于激子分離效率高受到廣泛關注。在過去的十年里，人們通過改進聚合物給體材料分子結構、控制活化層形貌以及引進新型界面層材料使得共軛聚合物薄膜太陽能電池的能量轉化效率有了較大提高。然而傳統的正置太陽能電池結構的穩定性比較低，其主要限制因素有：作為陽極緩沖層的聚(3，4-環二氧乙基噻吩)：聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)具有酸性，腐蝕銦錫氧化物(ITO)陽極；作為陰極緩沖層的鈣(Ca)或鋇(Be)具有較低的功函數容易被氧化。倒置結構太陽能電池由于避免使用PEDOT:PSS陽極緩沖層和Ca或Be陰極緩沖層可以有效提高太陽能電池的穩定性。目前國際上大多使用氧化鋅作為陰極界面層(Appl.Phys.Lett.89，143517，2006)構造倒置共軛聚合物薄膜太陽能電池，然而氧化鋅陰極界面層材料的功函數不能與電子受體的最低電子占據軌道(LUMO)能級匹配，產生較大的電子輸出勢壘，使得短路電流密度(J_SC)和開路電壓(V_OC)損失，導致較小的能量轉化效率。?

發明內容

為了解決已有技術的倒置共軛聚合物薄膜太陽能電池能量轉換效率低的問題，本發明提供了一種共軛聚合物薄膜太陽能電池及其制備方法。?

一種共軛聚合物薄膜太陽能電池，包括依次連接的襯底、陰極層、陰極界面緩沖層、共軛聚合物和富勒烯的衍生物組成的共混物構成的光敏層、陽極界面緩沖層和陽極層，所述的陰極界面緩沖層為三氧化鉬-鋁的復合物。?

所述的三氧化鉬-鋁的復合物中鋁的質量百分數為25％-83％，優選為50％-71％，最優選為55％。?

所述的共軛聚合物為聚[氮-(1-辛基壬基)-2，7-咔唑-交替-5，5-(4′，7′-雙-2-噻吩基-2′，1′，3′-苯并噻二唑)]，富勒烯的衍生物為[6，6]-苯基C71丁酸甲酯，所述的聚[氮-(1-辛基壬基)-2，7-咔唑-交替-5，5-(4′，7′-雙-2-噻吩基-2′，1′，3′-苯并噻二唑)](PCDTBT)和[6，6]-苯基C71丁酸甲酯(PC₇₀BM)質量比為1∶0.5-1∶8，優選為1∶4。?

所述的襯底為玻璃或柔性襯底，所述的陰極層為銦錫氧化物(ITO)，所述的陽極界面緩沖層為MoO₃，所述的陽極層為金屬鋁或銀。?

一種共軛聚合物薄膜太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：?

(1)在襯底上形成陰極層；?

(2)在上述陰極層上蒸鍍三氧化鉬-鋁的復合物，形成陰極界面緩沖層；?

(3)在上述陰極界面緩沖層上涂上共軛聚合物和富勒烯的衍生物組成的共混物，形成光敏層；?

(4)在上述光敏層上依次蒸鍍陽極界面緩沖層和陽極層，得到共軛聚合物薄膜太陽能電池。?

所述的陰極界面緩沖層為三氧化鉬-鋁的復合物，其中鋁的質量百分數為25％-83％。?

所述的陰極界面緩沖層三氧化鉬-鋁的厚度為3-50納米，優選為10納米。?