[發明專利]一種聚合物太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210174288.5
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN103456887A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 周明杰;王平;黃輝;張振華
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術領域

本發明涉及有機半導體材料領域，尤其涉及一種聚合物太陽能電池及其制備方法。

背景技術

1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性質，制造出了第一個具有真正意義上的太陽能電池，但是當時的光電轉換效率極低（10^-3%）。緊接著，Glenis等制作了各種聚噻吩的太陽能電池，當時都面臨的問題是極低的開路電壓和光電轉換效率。直到1986年，C.W.Tang等首次將p型半導體和n型半導體引入到雙層結構的器件中，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展起來。

太陽能電池對太陽光的利用是影響能量轉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構來增強其對太陽光的吸收率。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種可以提高光電轉化效率的聚合物太陽能電池。

本發明的技術方案如下：

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；所述反射層的材料為聚苯乙烯。

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，所述反射層的材料為聚苯乙烯；

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，就會發生全反射，從而改善太陽能電池的光電轉換效率。

附圖說明

圖1為本發明的聚合物太陽能電池結構示意圖；

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

本發明提供的一種聚合物太陽能電池，如圖1所示，其結構包括依次層疊的陽極基底1、空穴緩沖層2、活性層3、反射層4、電子緩沖層5和陰極層6；其中，反射層4的材料為聚苯乙烯（PS），屬于低折射率材料，反射層的厚度為5-20nm。

上述聚合物太陽能電池，其各功能層的材質和厚度如下：

所述陽極基底1為銦錫氧化物玻璃（ITO）、摻氟氧化錫玻璃（FTO）、摻鋁的氧化鋅玻璃（AZO）或摻銦的氧化鋅玻璃（IZO）；