[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: 201210357270.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102867916A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 林紅;張永昌;保戶塚梢
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

1.一種聚合物太陽能電池，為反轉結構，包括以下部分：（1）透明導電基板；（2）電子收集層；（3）活性層；（4）空穴收集層；（5）金屬電極，其特征在于：該聚合物太陽能電池的電子收集層分為兩層，第一電子收集層為覆蓋在所述透明導電基板上的二維平面薄膜，第二電子收集層設在所述第一電子收集層上，所述第二電子收集層為具有一維納米陣列結構的薄膜。

2.根據權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于：一維納米陣列結構薄膜空隙中填充所述活性層，且活性層厚度高于一維納米陣列長度10～200nm。

3.根據權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于：所述的一維納米陣列結構包括納米棒陣列或納米線陣列，該陣列其一維結構長度為50～2000nm，直徑為10～200nm，陣列的間隙尺寸為10～1000nm。

4.根據權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于：所述的第一電子收集層厚度為1nm～200nm。

5.根據權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于：第一電子收集層及第二電子收集層材料均包括TiO₂、ZnO或SnO₂及上述半導體氧化物的摻雜物。

6.根據權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于：所述的透明導電基板包括FTO玻璃、ITO玻璃、AZO玻璃及ITO-PEN柔性基板；

所述的活性層由作為給體的共軛高分子材料及作為受體的富勒烯衍生物構成，其中，所述的共軛高分子材料包括聚噻吩或其衍生物、聚苯撐乙烯或其衍生物及上述至少兩種的混合物，所述的富勒烯衍生物包括C₆₀或其衍生物及上述至少兩種的混合物；

所述的空穴收集層功函數高于4.4eV，所述的空穴收集層材料包括石墨烯氧化物、PEDOT:PSS、MoO₃和V₂O₅；

所述的金屬電極材料包括Al和Ag。

7.一種聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟：在透明導電基板上制備第一電子收集層，在第一電子收集層上制備第二電子收集層，第一電子收集層為覆蓋在透明導電基板上的二維平面薄膜，第二電子收集層設在第一電子收集層上，第二電子收集層為具有一維納米陣列結構的薄膜，再將一維納米陣列結構薄膜空隙中填充所述活性層，并使活性層厚度高于一維納米陣列長度，然后在活性層上依次制備空穴收集層和金屬電極。

8.根據權利要求7所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于：第二電子收集層制備方法包括溶劑熱法、模板法、電沉積法及陽極氧化法，一維納米陣列結構在制作后直接使用或通過高溫燒結提高結晶性后使用。

9.根據權利要求7所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于：活性層厚度高于一維納米陣列長度10～200nm。

10.根據權利要求7所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述的溶劑熱法的溶劑包括標準條件下沸點0～300℃的溶劑及其相互混合物，溶液中可添加控制水熱晶體生長取向的有機物、氟化物、鹽酸等調節晶面能的化合物，使用的溶劑熱前驅體金屬源包括鈦、鋅、錫的金屬單質、有機金屬化合物、無機鹽，及其水解后的溶膠-凝膠；

所述的模板法的模板包括氧化鋁及氧化硅模板，使用的模板法前驅體金屬源包括鈦、鋅、錫的金屬單質、有機金屬化合物、無機鹽，及其水解后的溶膠-凝膠；

所述的電沉積法前驅體金屬源包括鈦、鋅、錫的金屬單質、有機金屬化合物、無機鹽，及其水解后的溶膠-凝膠；

所述的陽極氧化法基板包括鈦、鋅、錫的金屬單質及其氧化物。