[發明專利]具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210562991.3
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN102983275A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 郭文濱;武建;沈亮;阮圣平;劉彩霞;董瑋;張歆東;陳維友
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

1.一種具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池，其特征在于：該太陽能電池依次由作為襯底和陰極的ITO導電玻璃、TiO₂電子傳輸層、P3HT:PCBM有源層、V₂O₅空穴傳輸層、Ag陽極組成，其中V₂O₅空穴傳輸層是將由水熱合成法合成的V₂O₅溶于異丙醇后采用旋涂成膜的方式制備得到。

2.如權利要求1所述的一種具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池，其特征在于：TiO₂電子傳輸層的厚度為30~50nm，P3HT:PCBM有源層的厚度為200~300nm；V₂O₅空穴傳輸層的厚度為10～30nm，Ag陽極的厚度為80~120nm。

3.一種具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池的制備方法，其步驟如下：

1)將ITO導電玻璃分別用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗20~30min，清洗后用氮氣吹干；

2)室溫下將TiO₂溶膠旋涂在步驟1）的ITO玻璃表面，旋涂速度為3000~5000rpm；然后將帶有TiO₂溶膠的ITO導電玻璃放入馬弗爐中，在450~600℃條件下焙燒2~3h，隨后自然降溫10~12h，即可在ITO上制得TiO₂電子傳輸層，電子傳輸層的厚度為30~50nm；

3)室溫條件下，將P3HT與PCBM按照質量比1：1溶于有機溶劑二氯苯中，配置成15~20mg/mL的溶液，然后在600～1000rpm的速度下攪拌24~48h，即可配置成P3HT:PCBM的混合溶液；

4)在TiO₂電子傳輸層上旋涂P3HT:PCBM混合溶液，轉速為800～1200rpm；然后，將樣品以160~200℃退火30~50min，從而在TiO₂電子傳輸層上制得P3HT:PCBM有源層，厚度為200~300nm；

5)在P3HT:PCBM有源層上旋涂水溶性五氧化二釩，轉速為800～1200rpm；然后將樣品在80～120℃條件下退火10~20min，從而在P3HT:PCBM有源層上制得五氧化二釩空穴傳輸層，空穴傳輸層的厚度為10～30nm；

6)將樣品取出，在壓強為1×10^-4~5×10^-4Pa下，在五氧化二釩空穴傳輸層上蒸鍍Ag陽極，厚度為80～120nm，生長速度為從而制備得到具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池。

4.如權利要求3所述的一種具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于：TiO₂溶膠的制備是在室溫下將10~20mL的鈦酸四丁酯滴加到90~100mL的無水乙醇中，再滴加10~20mL的冰乙酸，磁力攪拌30~40min，得到均勻透明的淡黃色溶液；然后加入10~20mL的乙酰丙酮，攪拌20~30min，再將10~20mL去離子水以2~4mL/min的速率緩慢滴加到上述溶液中，繼續攪拌1~2h，得到均勻透明的淡黃色溶膠，放置陳化6~8h，制得的TiO₂溶膠。

5.如權利要求3所述的一種具有水溶性五氧化二釩空穴傳輸層的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于：水溶性五氧化二釩的制備是在室溫下，將0.3~0.4g五氧化二釩粉末與30~40mL去離子水混合，磁力攪拌5~10min，然后倒入5~8mL、質量分數30%的過氧化氫溶液，再持續攪拌30~40min，得到橙黃色的溶液；將得到的溶液倒入50mL反應釜中，在180℃下反應70~80h；將得到的產物分別用無水乙醇和去離子水離心清洗多次，然后在真空烘箱中80~100℃下干燥10~12h，最后在空氣中400~500℃下退火1~2h得到淡黃色的水溶性的五氧化二釩。