[發(fā)明專利]一種線狀可彎曲太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410794801.X
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104465842A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃瀛;沈曉明;何歡;符躍春;韋小鳳;覃嘉媛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054;H01L31/0264;H01L31/18
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種線狀可彎曲太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

聚合物太陽能電池由于其具有材料來源豐富、生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉等優(yōu)勢，引起人們的廣泛關(guān)注。然而在傳統(tǒng)的聚合物太陽能電池的制備中，由于基底材料的限制，一般電池形態(tài)都為硬性平板式。這種剛性襯底具有良好的導電性和機械強度，在太陽能電池發(fā)展初期的一段相當長的時間內(nèi)，導電玻璃和金屬板都被普遍的應(yīng)用。但是隨著效率的逐步提高和基于不同材料體系的電池的出現(xiàn)，傳統(tǒng)平板剛性襯底的局限性逐漸顯現(xiàn)出來，這種襯底對入射光的角度有一定的要求，并且入射光只與太陽能電池發(fā)生一次作用，所以太陽光的利用率很低。同時，襯底材料質(zhì)量重，體積大而且易碎，為運輸帶來不便，限制了它只能在地面上的應(yīng)用，阻礙了太陽能電池在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，開發(fā)一種柔性襯底的聚合物太陽能電池有十分的必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、太陽光利用率高的線狀可彎曲太陽能電池及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案，

一種線狀可彎曲太陽能電池，由里向外依次為光纖、透明導電薄膜、ZnO納米線陣列膜、光活性聚合物層以及金屬層。

所述的光纖為石英光纖或者塑料光纖，直徑為100nm～1500nm。

所述的透明導電薄膜為AZO薄膜，厚度為100～1000nm。

所述的ZnO納米線陣列膜的厚度為200～1500nm。

所述的光活性聚合物層為P3HT:PCBM或PEDOT:PSS，厚度為200～1000nm。

所述的金屬層為Al、Ag、Au、Ca或Li，厚度為10～200nm。

一種線狀可彎曲太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1、采用無電沉積法在光纖表面生長AZO薄膜；

(1)將光纖置于丙酮超聲波清洗5～10min，再置于去離子水中超聲波清洗5～10min，

(2)依次浸入含有20～60g/L?SnCl₂、0.5～2g/L[Ag(NH₃)₂]OH和0.1～0.3g/L?PdCl₂的活化溶液中各5～10min，使得Pd粒子吸附在光纖上，得到活化光纖；

(3)將活化光纖再浸入含有0.01～0.1mol/L?Zn(NO₃)₂、0.0005～0.005mol/L?Al(NO₃)₃和0.01～0.03mol/L二甲氨基硼烷的生長溶液中，生長溶液溫度為70～90℃，浸入時間為1.5～3h，然后取出用去離子水沖洗，在室溫下晾干，得到覆AZO薄膜光纖；

2、采用水熱法在覆AZO薄膜光纖表面生長ZnO納米線陣列膜；

將所述覆AZO薄膜光纖置于含有10～30mmol/L?Zn(NO₃)₂、10～30mmol/L六亞甲基四胺和3～10mmol/L聚乙烯亞胺的混合溶液中，混合溶液的溫度為80～100℃，反應(yīng)時間為15～25h，然后取出用去離子水清洗，再在N₂氣流中干燥，得到覆ZnO納米線陣列膜光纖；

3、采用浸涂法在覆ZnO納米線陣列膜光纖表面制備P3HT:PCBM層；

將覆ZnO納米線陣列膜光纖浸入溫度為80～120℃的浸涂溶液中，攪拌2～3h后取出，待溶劑揮發(fā)，得到覆P3HT:PCBM層光纖；所述浸涂溶液為P3HT和PCBM的二氯苯溶液，在浸涂溶液中，P3HT的濃度為5～30mg/mL，PCBM的濃度為5～30mg/mL。

5、采用熱蒸發(fā)法在覆P3HT:PCBM層光纖表面蒸鍍Al、Ag、Au、Ca或Li金屬層；工藝參數(shù)如下：轟擊電流為0.5～1A，襯底溫度為25～50℃，真空度為1～5×10^-4pa，蒸鍍時間2～5min，得到線狀可彎曲太陽能電池。

所述浸涂法得到的P3HT:PCBM層厚度為200～500nm。

所述熱蒸發(fā)法得到的金屬層厚度為10～50nm。

所述水熱法得到的ZnO納米線陣列膜厚度為500～1000nm。

工作原理及過程：