[發明專利]基于氧化鎳陽極界面層的有機半導體薄膜太陽能電池的制備方法

無效

• 申請號: 201310062407.2
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103117361A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 曾雪松;史同飛;肖正國;李寧;王玉琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;C23C14/30;C23C14/06;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池的制備方法，尤其是一種基于氧化鎳陽極界面層的有機半導體薄膜太陽能電池的制備方法。

背景技術

目前，開發利用太陽能是解決世界范圍內能源危機的有效手段之一，其主要方式有通過光伏效應使太陽能直接轉化為電能。實現這一轉化過程的硅基太陽能電池已進入了工業化生產和商業化應用階段，但由于轉化器件的生產成本高、能耗大，會產生重金屬污染等缺陷而限制了其應用的進一步展開。為此，人們為了解決這一問題，做出了不懈的努力，如中國發明專利申請CN?101836307?A于2010年9月15日公布的一種“p型半導體鎳氧化物在體相異質結太陽能電池中作為增效陽極界面層”。該發明專利申請文獻中提及了一種由具有ITO鍍層的透明基板上依次覆有NiO的p型半導體層、活性有機層、氟化鋰層和鋁陰極的太陽能電池的制備方法，其中，NiO的p型半導體層的形成是在氧氣氛中采用脈沖激光沉積技術實現的。這種太陽能電池的制備方法雖在一定程度上避免了生產硅基太陽能電池的缺陷，卻仍存在著大功率脈沖激光器的價格較昂貴，致使生產成本難以降低之不足；以及脈沖激光沉積NiO的p型半導體層時，由于靶材表面原子汽化后于空間上的分布不均勻，而不能獲得大面積的均勻氧化鎳膜之欠缺。同時，靶材汽化后的表面原子能量小于1eV，也使形成的氧化鎳膜的質量難盡人意。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足和欠缺之處，提供一種膜層面積大、生產成本低的基于氧化鎳陽極界面層的有機半導體薄膜太陽能電池的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：基于氧化鎳陽極界面層的有機半導體薄膜太陽能電池的制備方法為氧化鎳膜、光敏膜、氟化鋰膜和鋁膜的制作和封裝，特別是完成步驟如下：

步驟1，先將氧化鎳塊體靶材和透明導電基底分別置于射頻磁控濺射設備真空室內的陰極上和樣品臺中，其中，氧化鎳塊體靶材與透明導電基底的間距為8～12cm，再待真空室的真空度≤1×10^-4Pa后，使真空室處于壓強為1～5Pa的氬氣氛或氬氧混合氣氛下，濺射5～30min，得到其上覆有氧化鎳膜的透明導電基底；

步驟2，先按照重量比為0.9～1.1：0.7～0.9：98～102的比例，將聚（3-己基噻吩）（P3HT）、[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）和氯苯在惰性氣氛中混合后，置于55～65℃下攪拌至少12h，得到光敏涂料，再于惰性氣氛下將光敏涂料涂敷于其上覆有氧化鎳膜的透明導電基底上后，對其進行退火處理，得到其上依次覆有氧化鎳膜和光敏膜的透明導電基底；

步驟3，先對其上依次覆有氧化鎳膜和光敏膜的透明導電基底使用電子束蒸發法于其表面依次蒸鍍厚度為0.5～2nm的氟化鋰膜和厚度為100nm的鋁膜，再將其置于惰性氣氛中完成封裝，制得氧化鎳膜厚為5～50nm的基于氧化鎳陽極界面層的有機半導體薄膜太陽能電池。

作為基于氧化鎳陽極界面層的有機半導體薄膜太陽能電池的制備方法的進一步改進，所述的于透明導電基底上濺射氧化鎳膜之前，先將其經丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗后用氮氣吹干；所述的透明導電基底為導電玻璃，或導電薄膜；所述的氬氧混合氣氛為體積比為1:0.1～0.5的氬氣和氧氣的混合氣體；所述的磁控濺射時的濺射功率為100～150W；所述的涂敷為旋涂，旋涂時的轉速為500～1500r/min、時間為60s；所述的退火處理時的溫度為80～150℃、時間為5～60min；所述的蒸鍍氟化鋰膜和鋁膜時的真空度≤1×10^-4Pa，蒸發速率為0.1～1?/s。