[發(fā)明專利]一種光伏電池的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210473601.5
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103022361A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊;叢國芳
• 申請（專利權(quán)）人: 溧陽市生產(chǎn)力促進中心
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;C07C319/14;C07C323/37;C07C323/41;C07C323/20;C07D213/70;C07D333/70
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 查俊奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏電池的制造方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源需求的逐年增加，石油、煤炭等一次性能源的日漸枯竭，人們對風(fēng)能、太陽能等可再生資源投入了更多的關(guān)注和研究，其中基于光伏效應(yīng)的光伏電池是其中的熱點之一。

目前，市場上成熟的光伏電池主要為基于單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、磷化銦以及多晶膜化合物半導(dǎo)體等無機光伏電池，其中，多晶硅和非晶硅光伏電池在民用光伏電池市場上占主導(dǎo)地位。經(jīng)過五十余年的發(fā)展，無機單晶硅光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)由發(fā)明之初的6％，提高到目前的最高效率可達30％以上，但是由于無機半導(dǎo)體光伏電池對材料純度的要求非常高，且價格昂貴，因此其應(yīng)用受到很大限制。

美國柯達公司首次在同一器件中引入給體和受體材料，形成異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率達到1％，標志著有機半導(dǎo)體制備的光伏器件取得突破。之后人們通過對不同的復(fù)合體系進行深入研究，證明了光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移的存在。光誘導(dǎo)電荷快速能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是聚合物光伏電池理論方面的重大突破，為聚合物光伏電池效率的提高提供了理論支持。俞鋼等人通過將電子給體材料與受體材料共混，制得共軛聚合物MEH-PPV和碳60互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的光伏電池，其能量轉(zhuǎn)換效率達到2.9％，這就是人們常說的光伏電池。

體異質(zhì)結(jié)概念產(chǎn)生克服了單層、雙層/多層器件的結(jié)構(gòu)缺陷。由于電子給體與電子受體各自形成網(wǎng)絡(luò)狀連續(xù)相，光誘導(dǎo)所產(chǎn)生的電子與空穴分別在各自的相中輸運并在相應(yīng)的電極上被收集，光生載流子在到達相應(yīng)的電極前被重新復(fù)合的幾率大大降低，從而提高了光電流。這樣，體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)就能大幅度的提高光電能量轉(zhuǎn)換效率。如今，體異質(zhì)結(jié)概念已廣泛用于基于聚合物的光伏電池，能量轉(zhuǎn)換效率已能達到5％以上，其具有誘人的發(fā)展方向。

但是，目前有機光伏電池的開路電壓一般只能達到0.60~0.80eV左右，距離商業(yè)化還有一段較大的距離。因此，如何獲得高效率更高，性能更穩(wěn)定的有機光伏電池，實現(xiàn)其商業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)用于目前無機光伏電池所應(yīng)用的所有領(lǐng)域，是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的很大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種光伏電池的制造方法，該光伏電池具有較高的開路電壓和器件性能。

本發(fā)明的光伏電池制造方法包括如下步驟：依次制備襯底、陽極、活性層和陰極，該方法還包括在活性層與陰極之間制備電子傳輸層，電子傳輸層為具有通式（I）結(jié)構(gòu)的聚合物，其聚合度n為1～300的任意整數(shù)，該聚合物的制造方法包括如下步驟：

第一、由化合物1脫羧硝化得化合物2，再還原成化合物3，然后再重氮化，與乙基黃原酸鉀反應(yīng)生成化合物4；?

第二、將芳香胺5重氮化，再與碘化鈉反應(yīng)合成芳香碘代產(chǎn)物6；?

第三、先將化合物4還原成苯硫酚7，然后與芳香氯代化合物8或芳香碘代化合物6溶在堿性催化劑作用下得到通式I化合物；

其中，A選自結(jié)構(gòu)式II所示的4-硝基取代的取代苯基、結(jié)構(gòu)式III所示的4-烷氧基取代的取代苯基、結(jié)構(gòu)式IV所示的取代雜環(huán)或結(jié)構(gòu)式V所示的取代雜環(huán)；?

其中R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，R₈，R₁₀，R₁₁，R₁₂，R₁₃，R₁₄，，R₁₅，R₁₆，R₁₇，R₁₈分別獨立選自氫、鹵素、羥基、胺基、取代胺基、氰基、烷基、烷氧基、硝基、酰胺基、鹵代烷基、?；?、醛基、羧基、烷氧羰基或酰氧基，且R₅，R₆，R₇，R₈不同時為氫；?

R₉選自1-3個碳原子的烷基或1-3碳原子取代烷基；?

X，Y分別獨立選自氮、氧或硫；?

其中所述烷基為1-6個碳原子烷基；所述烷氧基為1-6個碳原子的烷基氧基或氧基烷基；所述鹵代烷基為被F、Cl或Br取代的1-6個碳原子的烷基；烷氧羰基為1-6個碳原子的烷氧羰基。

制備通式I化合物的具體條件如下：