[發明專利]太陽能電池器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201310263537.2
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104253216A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 周明杰;黃輝;陳吉星;王平
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 生啟;何平

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池器件及其制備方法。

背景技術

太陽能電池器件由于具有廉價、清潔、可再生等優點而得到了廣泛的應用。目前常用的太陽能電池器件結構包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、第一活性層、電子緩沖層及陰極。第一活性層的激子分離產生空穴和電子后，空穴到達陽極，電子到達陰極，從而被電極收集，形成有效的能量轉換。目前，傳統的太陽能電池的能量轉換效率較低。

發明內容

基于此，有必要提供一種能量轉換效率較高的太陽能電池器件及其制備方法。

一種太陽能電池器件，包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、第一活性層、中間層、第二活性層、電子緩沖層及陰極，所述第一活性層和第二活性層的材料為聚3-己基噻吩與6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的混合物，所述中間層包括n型中間層及層疊于所述n型中間層表面的p型中間層，所述n型中間層的材料包括富勒烯衍生物及摻雜在所述富勒烯衍生物中的氧化鋅，所述富勒烯衍生物選自足球烯、碳70、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯及[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯中的至少一種，所述p型中間層的材料包括聚噻吩及摻雜在所述聚噻吩中的酞菁化合物，所述聚噻吩選自聚3己基噻吩、聚3-甲基噻吩及聚3辛基噻吩中的至少一種，所述酞菁化合物選自酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎂及酞菁釩中的至少一種。

在優選的實施例中，所述n型中間層的厚度為20nm～100nm，所述n型中間層中所述氧化鋅與所述富勒烯衍生物的質量比0.01:1～0.1:1。

在優選的實施例中，所述p型中間層的厚度為10nm～30nm，所述聚噻吩與所述酞菁化合物的質量比為1:2～1:10。

在優選的實施例中，所述空穴緩沖層的材料為聚3,4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的混合物。

在優選的實施例中，所述第一活性層及第二活性層中所述聚3-己基噻吩與所述6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的質量比為1:0.5～1:4。

一種太陽能電池器件的制備方法，包括以下步驟：

在陽極表面上旋涂制備空穴緩沖層；

在所述空穴緩沖層上旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的溶液，形成第一活性層；

將含有n型中間層材料的懸浮液旋涂在所述第一活性層表面制備n型中間層，所述n型中間層的材料包括富勒烯衍生物及摻雜在所述富勒烯衍生物中的氧化鋅，所述富勒烯衍生物選自足球烯、碳70、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯及[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯中的至少一種；

將含有p型中間層材料的懸浮液旋涂在所述n型中間層的表面制備p型中間層，p型中間層的材料包括聚噻吩及摻雜在所述聚噻吩中的酞菁化合物，所述聚噻吩選自聚3己基噻吩、聚3-甲基噻吩及聚3辛基噻吩中的至少一種，所述酞菁化合物選自酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎂及酞菁釩中的至少一種；

在所述p型中間層表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的溶液，形成第二活性層；及

在所述第二活性層的表面依次蒸鍍制備電子緩沖層及陰極。

在優選的實施例中，所述n型中間層的厚度為20nm～100nm，所述n型中間層中所述氧化鋅與所述富勒烯衍生物的質量比0.01:1～0.1:1。

在優選的實施例中，所述p型中間層的厚度為10nm～30nm，所述聚噻吩與所述酞菁化合物的質量比為1:2～1:10。

在優選的實施例中，所述含有n型中間層材料的懸浮液中，所述富勒烯衍生物的濃度為8mg/mL～20mg/mL。

在優選的實施例中，所述含有p型中間層材料的懸浮液中，所述聚噻吩的濃度為5mg/ml～30mg/ml。

上述太陽能電池器件及其制備方法，通過在第一活性層及第二活性層之間制備中間層，提高太陽能電池器件的第一活性層及第二活性層的光吸收效率，從而提高光電轉換效率；n型中間層的材料包括富勒烯衍生物及摻雜在富勒烯衍生物中的氧化鋅，富勒烯為富電子材料，可提高電子的傳輸速率，可提高電子的收集效率，而加入少量納米金屬氧化鋅粒子，可對光進行散射，使通過第一活性層的光經過散射大部分進入到第二活性層，從而被活性層吸收，提高第二活性層的吸收效率，p型中間層中的聚噻吩為具有空穴傳輸性能的材料，可提高空穴的傳輸速率，而酞菁化合物易結晶，結晶后也可對光進行散射，提高吸收效率，同時，酞菁化合物是空穴傳輸材料，與聚噻吩混合后可進一步提高空穴傳輸速率，從而提高光電轉換效率。