[發(fā)明專利]一種乙酰丙酮鉻聚合物太陽電池陽極修飾材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310198695.4
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103325946A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚占鰲;屠逍鶴;李瑋;王福芝
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/46
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池材料領(lǐng)域，具體涉及到一種乙酰丙酮鉻陽極修飾材料。

背景技術(shù)

隨著常規(guī)能源的有限性及環(huán)保壓力的增加，諸多國家掀起了開發(fā)和利用新能源的熱潮。太陽電池作為一種可再生清潔能源的重要利用方式之一，在全球范圍內(nèi)得到快速的發(fā)展。聚合物太陽電池具有成本低（僅為無機(jī)太陽電池的10%?-?20%）、重量輕、制作工藝簡單（可采用簡便的溶液旋涂、噴墨打印等方法加工）、可制備成大面積柔性器件等突出優(yōu)點而備受關(guān)注。另外有機(jī)材料種類繁多、可設(shè)計性強(qiáng)，有希望通過材料的設(shè)計和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來提高太陽電池的性能。一旦在能量轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性方面取得進(jìn)一步突破，將極大地改變目前的能源結(jié)構(gòu)，引發(fā)一場新的能源革命。?

目前通過優(yōu)化設(shè)計合成新型的聚合物給體材料和富勒烯衍生物受體材料以及優(yōu)化活性層中給受體的微相分離結(jié)構(gòu)，使本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)超過10%，接近非晶硅電池的水平。但是，在傳統(tǒng)的本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽電池中，陽極ITO的功函數(shù)較低（4.7?eV），導(dǎo)致其不能與大多數(shù)共軛聚合物光伏材料的最高占據(jù)分子軌道能級（5.0?eV?左右）所匹配。所以人們便常選擇PEDOT:PSS做為陽極修飾層，用以提高陽極的功函數(shù)，從而增加太陽電池收集空穴的能力。不足的一點是PEDOT:PSS本身具有一定的酸性，長期使用后會腐蝕陽極ITO，使陽極界面不穩(wěn)定，最終降低太陽電池的長期穩(wěn)定性。因此，用高功函數(shù)的中性溶液來制備陽極修飾層越來越引起人們的關(guān)注。

乙酰丙酮鉻為紫色結(jié)晶性粉末，不溶于水，易溶于甲苯、氯苯、二氯苯、和異丙醇等有機(jī)溶劑。其二氯苯溶液根據(jù)溶液濃度不同分別為無色液體到淺青紫色液體。熔點為212℃，分子式為C₁₅H₂₁CrO₆，分子量為349.36，其結(jié)構(gòu)如式（Ⅰ）所示。我們首次將乙酰丙酮鉻作為陽極修飾層應(yīng)用于聚合物太陽電池中，表現(xiàn)出優(yōu)異的光伏性能。

式（Ⅰ）

發(fā)明內(nèi)容:

針對上述現(xiàn)有的傳統(tǒng)本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池中，陽極的功函數(shù)不能與大多數(shù)共軛聚合物光伏材料的最高占據(jù)分子軌道能級匹配，而常被用做為陽極修飾層的材料PEDOT:PSS影響太陽電池的長期穩(wěn)定性等技術(shù)難題，提供一種聚合物太陽能電池陽極修飾材料。

一種聚合物太陽能電池陽極修飾材料，所述陽極修飾材料為乙酰丙酮鉻，其通過溶液加工的方法將乙酰丙酮鉻溶液加工在透明導(dǎo)電電極之上形成乙酰丙酮鉻膜，然后經(jīng)熱退火、紫外臭氧處理，得到陽極修飾層。

所述乙酰丙酮鉻膜的厚度為10?-500?。

所述乙酰丙酮鉻溶液的溶劑為氯苯、二氯苯、甲苯、三氯甲烷、乙醇、異丙醇中一種或一種以上。

所述乙酰丙酮鉻溶液的濃度為1?-?10?mg/ml

所述溶液加工的方法的方法為旋涂，旋涂的轉(zhuǎn)速為1000?-?6000?rpm。

所述熱退火的溫度為20-250℃，時間為1分鐘到24小時。

本發(fā)明的有益效果為：在聚合物太陽能電池中引入乙酰丙酮鉻作為陽極修飾材料，提高了ITO的功函數(shù)，實現(xiàn)了空穴的高效收集；?與現(xiàn)有的PEDOT：PSS相比，本發(fā)明還具有修飾層不腐蝕陽極、光電轉(zhuǎn)換效率高、工藝簡單，成本低廉，實驗重復(fù)性好、適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等特點。

附圖說明

圖1為ITO/乙酰丙酮鉻/P3HT:PC₆₀BM/Ca/Al的電流-電壓特性曲線。

圖2為ITO/乙酰丙酮鉻/P3HT:PC₆₀BM/Ca/Al的電流-電壓特性曲線。

圖3為ITO/乙酰丙酮鉻/?P3HT:IC₆₀BA?/Ca/Al的電流-電壓特性曲線。

圖4為ITO/乙酰丙酮鉻/?P3HT:IC₆₀BA?/Ca/Al的電流-電壓特性曲線。

圖5為ITO/乙酰丙酮鉻/?P3HT:IC₆₀BA?/Ca/Al的電流-電壓特性曲線。

具體實施方式

實施例1