[發(fā)明專利]大面積有機(jī)聚合物太陽能電池的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310029973.3
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103078060A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊少鵬;劉博雅;史江波;李曉葦;傅廣生
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池的制備方法，具體的說是一種溶液制備型大面積有機(jī)聚合物太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源緊缺問題漸漸顯現(xiàn)出來，人們逐漸意識到化石能源有一天可能會枯竭，于是開始尋找可能的替代能源。太陽能分布廣闊、數(shù)量豐富又不污染環(huán)境，因此太陽能的轉(zhuǎn)化利用受到各個國家的高度重視。目前應(yīng)用最廣泛的太陽能電池主要是單晶硅、多晶硅和非晶硅系列的無機(jī)太陽能電池，然而無機(jī)太陽能電池加工工序非常復(fù)雜，對環(huán)境要求苛刻，成本過高，不利于民用普及，而有機(jī)太陽能電池在這些方面則顯示出了它的優(yōu)點(diǎn)。

有機(jī)太陽能電池在制造工序方面比較簡單，根據(jù)其制造工序的不同可分為真空鍍膜型電池和溶液制備型電池。溶液制備型電池由于可在電子給體和電子供體間形成性能良好的體異質(zhì)結(jié)，其性能要比真空鍍膜型電池更出色，因此對溶液制備型電池的研究更為關(guān)注。溶液制備型電池的電子給體和供體材料都是通過溶液制備的聚合物，這也為產(chǎn)業(yè)化的低成本、大規(guī)模需求提供了方便。

目前實(shí)驗(yàn)室一般通過旋涂或刮涂溶液的工序來制備有機(jī)太陽能電池，而實(shí)驗(yàn)室制備的有機(jī)太陽能電池的尺寸一般較小，不能滿足工業(yè)化大面積有機(jī)太陽能電池的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種大面積有機(jī)聚合物太陽能電池的制備方法，以獲得大面積有機(jī)太陽能電池，滿足工業(yè)化需求。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種大面積有機(jī)聚合物太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

a、通過刻蝕工序在柔性襯底上形成陽極；

b、將具有陽極的所述柔性襯底安裝在涂布裝置前方的阻尼放卷機(jī)構(gòu)上，在經(jīng)過涂布裝置三道連續(xù)涂布工序的三次涂布后，在所述柔性襯底的所述陽極上依次形成空穴傳輸層、有機(jī)活性層和陰極，從而形成有機(jī)太陽能電池；

c、對所述有機(jī)太陽能電池進(jìn)行裁切、接電極引腳和封裝，即為成品。

在上述b步的每道涂布工序中，所述柔性襯底是依次通過所述涂布裝置中的膠輥、轉(zhuǎn)印輥、涂布輥、檢測機(jī)構(gòu)、熱風(fēng)嘴和固定輥，所述轉(zhuǎn)印輥與所述涂布輥為對輥結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)印輥從所述涂布裝置中的料槽中連續(xù)沾取轉(zhuǎn)印溶液。

涂布空穴傳輸層所用的轉(zhuǎn)印溶液為PEDOT﹕PSS溶液。

涂布有機(jī)活性層所用的轉(zhuǎn)印溶液為由電子給體材料和電子供體材料組成的混合溶液；所述電子給體材料為P3HT、PCDTBT、PCPDTBT、PBDTTT-C-T或酞菁銅，所述電子供體材料為PC₆₁BM、PC₇₁BM或ICBA。

在涂布有機(jī)活性層所用的轉(zhuǎn)印溶液中摻雜有納米金、納米銀或納米鋁。

涂布陰極所用的轉(zhuǎn)印溶液為導(dǎo)電銀或?qū)щ婁X墨水。

所述柔性襯底在所述各道涂布工序保持相同的運(yùn)行速度，所述運(yùn)行速度為0.1~4m/s。

所述各道涂布工序中的所述熱風(fēng)嘴噴出的熱風(fēng)溫度為20~150℃。

所制有機(jī)太陽能電池的寬度為1~13cm。

本發(fā)明制備方法，首先通過刻蝕工序在柔性襯底上形成陽極，之后將該具有陽極的所述柔性襯底安裝在涂布裝置前方的阻尼放卷機(jī)構(gòu)上，在經(jīng)過涂布裝置三道連續(xù)涂布工序的三次涂布后，在所述柔性襯底的所述陽極上依次形成空穴傳輸層、有機(jī)活性層和陰極，從而形成有機(jī)太陽能電池。由于每一道涂布工序均是以類似印刷的方式來完成，這樣，柔性襯底的寬度就可以大幅增加，從而制備出大面積的有機(jī)太陽能電池，滿足工業(yè)化的使用需要。再有，通過三道連續(xù)的涂布工序在柔性襯底的陽極上依次形成空穴傳輸層、有機(jī)活性層和陰極，這種制備方式相比實(shí)驗(yàn)室的旋涂或刮涂溶液的制備方法，既提高了工效，縮短了有機(jī)太陽能電池的制作時間；又可減少轉(zhuǎn)印溶液的浪費(fèi)，制作成本相應(yīng)降低。

本發(fā)明通過相應(yīng)的涂布裝置，并通過三道連續(xù)的涂布工序后在柔性襯底的陽極上依次形成空穴傳輸層、有機(jī)活性層和陰極，這種制備有機(jī)太陽能電池的方法相比實(shí)驗(yàn)室中的旋涂或刮涂溶液的方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，節(jié)省了有機(jī)太陽能電池的制作時間，提高了制作效率；第二，減少了溶液的浪費(fèi)，節(jié)約了成本；第三，可制備大面積的有機(jī)太陽能電池，從而有望實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；第四，能保證大面積有機(jī)太陽能電池的成膜均勻性與厚度的精確控制，保證了有機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所制有機(jī)太陽能電池的層面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中的三道涂布工序的工作流程圖。

具體實(shí)施方式