[發(fā)明專利]太陽能電池器件及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210468621.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN103824948A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;王平;黃輝;陳吉星
• 申請(qǐng)（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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號(hào): H01L51/44
• 分類號(hào): H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 生啟;何平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種太陽能電池器件及其制備方法。

【背景技術(shù)】

太陽能電池器件由于具有廉價(jià)、清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用的太陽能電池器件結(jié)構(gòu)包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、活性層、電子緩沖層及陰極。活性層的激子分離產(chǎn)生空穴和電子后，空穴到達(dá)陽極，電子到達(dá)陰極，從而被電極收集，形成有效的能量轉(zhuǎn)換。目前，傳統(tǒng)的太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種能量轉(zhuǎn)換效率較高的太陽能電池器件及其制備方法。

一種太陽能電池器件，包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、活性層、電子緩沖層及陰極，所述活性層的材料為聚3-己基噻吩與富勒烯的丁酸甲酯的混合物，所述空穴緩沖層的材料包括錸的氧化物、電子緩沖材料及空穴緩沖材料，所述錸的氧化物選自二氧化錸、七氧化二錸、三氧化二錸及氧化二錸中的至少一種，所述電子緩沖材料選自疊氮化銫、氟化鋰、碳酸鋰及碳酸銫中的至少一種，所述空穴緩沖材料為聚3,4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的混合物。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述空穴緩沖層的厚度為20nm~80nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述空穴緩沖層中所述錸的氧化物與所述電子緩沖材料的質(zhì)量比為20:1~1:5，所述空穴緩沖材料與所述電子緩沖材料的質(zhì)量比為10:1~1:5。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電子緩沖層的材料選自疊氮化銫、氟化鋰、碳酸鋰及碳酸銫中的至少一種。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述陰極的材料選自鋁、銀、金及鉑中的至少一種。

一種太陽能電池器件的制備方法，包括以下步驟：

將含有錸的氧化物、電子緩沖材料及空穴緩沖材料的懸浮液旋涂在陽極表面制備空穴緩沖層，所述錸的氧化物選自二氧化錸、七氧化二錸、三氧化二錸及氧化二錸中的至少一種，所述電子緩沖材料選自疊氮化銫、氟化鋰、碳酸鋰及碳酸銫中的至少一種，所述空穴緩沖材料為聚3,4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的混合物；

在所述空穴緩沖層的表面旋涂制備活性層，所述活性層的材料為聚3-己基噻吩與富勒烯的丁酸甲酯的混合物；及

在所述活性層表面依次蒸鍍制備電子緩沖層及陰極。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述空穴緩沖層的厚度為20nm~80nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述空穴緩沖層中所述錸的氧化物與所述電子緩沖材料的質(zhì)量比為20:1~1:5，所述空穴緩沖材料與所述電子緩沖材料的質(zhì)量比為10:1~1:5。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，旋涂制備空穴緩沖層時(shí)，轉(zhuǎn)速為500rpm~6000rpm，時(shí)間為5秒~60秒。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述含有錸的氧化物、電子緩沖材料及空穴緩沖材料的懸浮液中所述錸的氧化物的質(zhì)量百分含量為1%~10%，電子緩沖材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~5%。

上述太陽能電池器件及其制造方法，通過制備摻雜的空穴緩沖層，將錸的氧化物加入到常用的空穴緩沖材料聚3,4-二氧乙烯噻吩（PEDOT）與聚苯磺酸鹽（PSS）的混合物中，PEDOT有很強(qiáng)的導(dǎo)電性，并具有粘度，而加入了錸氧化物后，由于錸的氧化物功函數(shù)都較低（約-5.8eV以下），可使混合的空穴緩沖層的HOMO能級(jí)得到降低，使其與活性層的能級(jí)更匹配，有利于空穴的注入，而錸的氧化物為晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)光有散射作用，而且晶體的有序排列，也有利于空穴的傳輸，同時(shí)加入少量的電子緩沖材料，提高空穴緩沖層的LUMO能級(jí)，阻擋活性層分離的電子穿越到陽極中，從而太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率較高。

【附圖說明】

通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1為一實(shí)施例的太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一實(shí)施例的太陽能電池器件的制備方法的流程圖；

圖3為實(shí)施例1的太陽能電池器件及傳統(tǒng)的太陽能電池器件的電流密度與電壓關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。