[發(fā)明專利]一種聚合物太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210174259.9
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN103456886A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;王平;黃輝;張振華
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性質(zhì)，制造出了第一個具有真正意義上的太陽能電池，但是當(dāng)時的光電轉(zhuǎn)換效率極低（10^-3%）。緊接著，Glenis等制作了各種聚噻吩的太陽能電池，當(dāng)時都面臨的問題是極低的開路電壓和光電轉(zhuǎn)換效率。直到1986年，C.W.Tang等首次將p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體引入到雙層結(jié)構(gòu)的器件中，才使得光電流得到了極大程度的提高，從此以該工作為里程碑，有機聚合物太陽能電池蓬勃發(fā)展起來。

太陽能電池對太陽光的利用是影響能量轉(zhuǎn)換效率的一個重要的因素，目前常用的方法是改變活性層材料的結(jié)構(gòu)來增強其對太陽光的吸收率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種可以提高光電轉(zhuǎn)化效率的聚合物太陽能電池。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種聚合物太陽能電池，包括依次層疊的陽極基底、空穴緩沖層、活性層、反射層、電子緩沖層和陰極層；所述反射層的材質(zhì)為聚苯乙烯按照2~5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)摻雜到主體材料中得到的混合材料；所述主體材料為4,7-二苯基-1,10-菲啰啉、1,2,4-三唑衍生物、2-（4-聯(lián)苯基）-5-（4-叔丁基）苯基-1,3,4-噁二唑或2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉。

所述聚合物太陽能電池，其中，所述陽極基底為銦錫氧化物玻璃、摻氟氧化錫玻璃、摻鋁的氧化鋅玻璃或摻銦的氧化鋅玻璃。

所述聚合物太陽能電池，其中，所述空穴緩沖層的材料采用質(zhì)量比為2:1-6:1的聚3,4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的混合材料。

所述聚合物太陽能電池，其中，所述活性層的材料為P3HT:PCBM、MDMO-PPV:PCBM或者MEH-PPV:PCBM的混合體系；其中，P3HT:PCBM混合體系中，P3HT:PCBM的質(zhì)量比為1:0.8-1:1；MDMO-PPV:PCBM或者MEH-PPV:PCBM的混合體系中，MDMO-PPV:PCBM或者MEH-PPV:PCBM的質(zhì)量比為1:1-1:4。

所述聚合物太陽能電池，其中，所述電子緩沖層的材料為氟化鋰、碳酸鋰或碳酸銫。

所述聚合物太陽能電池，其中，所述陰極層為鋁、銀、金或鉑。

本發(fā)明還提供上述聚合物太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

S1、先將陽極基底進行光刻處理，然后用洗潔精、去離子水、丙酮、乙醇、異丙醇各超聲清洗15min，去除玻璃表面的有機污染物；

S2、對清洗干凈后的陽極基底進行氧等離子處理或UV-臭氧處理；

S3、利用旋涂工藝，在步驟S2處理后的陽極基底上旋涂空穴緩沖層，待空穴緩沖層干后，在再空穴緩沖層表面旋涂活性層，待活性層烘干后在再活性層的表面旋涂制備反射層；其中，所述反射層的材質(zhì)為聚苯乙烯按照2~5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)摻雜到主體材料中得到的混合材料；所述主體材料為4,7-二苯基-1,10-菲啰啉、1,2,4-三唑衍生物、2-（4-聯(lián)苯基）-5-（4-叔丁基）苯基-1,3,4-噁二唑或2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉；

S4、利用蒸鍍工藝，在活性層表面依次層疊蒸鍍電子緩沖層和陰極層；

待上述工藝步驟完成后，制得所述的聚合物太陽能電池。

所述聚合物太陽能電池，其中，步驟S2中，所述氧等離子處理中，氧等離子處理時間為5-15min，功率為10-50W。

所述聚合物太陽能電池，其中，步驟S2中，所述UV-臭氧處理中，UV-臭氧處理的時間為5-20min。

本發(fā)明提供的聚合物太陽能電池，在活性層與電子緩沖層之間制備一層由低折射率材料制備的反射層，當(dāng)光通過活性層被活性材料吸收時，部分沒有被吸收的光會穿透活性層到達反射層，而當(dāng)光線從高折射率材料組成的活性層到達反射層界面時，就會發(fā)生全反射，從而改善太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1制得的聚合物太陽能電池與對比例1制得的太陽能電池的電流密度與電壓關(guān)系圖；其中，曲線1為實施例1制得的聚合物太陽能電池的電流密度與電壓曲線；曲線2為對比例1制得的太陽能電池的電流密度與電壓曲線。

具體實施方式