[發明專利]一種納米無機鐵電-有機雜化太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201811017405.0
• 申請日: 2018-09-01
• 公開（公告）號: CN109449293A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 馮祖勇;鄧曉千;黃細平;何苗;龍祖鑫;熊德平
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及太陽能電池制造領域，特別涉及一種納米無機鐵電?有機雜化太陽能電池及其制備方法，包括從下至上的襯底玻璃、空穴傳輸層、鐵電?有機復合層、電子注入層和電極，所述鐵電?有機復合層為鐵電層和活性層的復合層，鐵電?有機復合層由鐵電無機納米材料BTO和活性層有機聚合物材料P3HT:PCBM形成的（P3HT:PCBM）：BTO溶膠層構成。本發明提供一種納米無機鐵電?有機雜化太陽能電池，引入鐵電鈦酸鋇（BTO）納米顆粒，利用其自發極化產生的內建電場，抑制電子空穴的復合，降低暗電流的產生，從而達到提高電池效率的目的。

技術領域

本發明涉及太陽能電池制造領域，特別涉及一種納米無機鐵電-有機雜化太陽能電池及其制備方法。

背景技術

光伏發電是太陽能利用的一種有效方式，是可再生能源利用中重要的組成部分，也是近年來發展最快、最具活力、最受矚目的研究領域。目前光伏發電在整個能源結構中所占的比重還很小(不到1％)，其中最主要的原因是成本太高。據統計，傳統的晶硅電池組件成本的65％來自硅片，消耗硅資源多，原材料供應緊張，很難適應未來大規模推廣應用的需求。而薄膜太陽電池以其自身特殊的優勢在近幾年得到了迅速發展：薄膜的使用能夠很大程度地節省原材料，降低電池成本；可以采用低溫制備技術降低能耗，縮短能源回收期；低溫技術的采用還使得玻璃、塑料等廉價襯底的使用成為現實；材料和電池同步制備，工藝簡單，可以大面積連續化自動生產。

有機太陽能電池是20世紀90年代發展起來的新型太陽能電池，與無機太陽能電池相比，他具有成本低、厚度薄、質量輕、吸光洗漱高、制造工藝簡單、可做成大面積柔性器件等特點。但是目前有機太陽電池的轉換效率仍然較低且壽命較短，存在著載流子遷移率低、結構無序、高的體電阻以及電池的耐久性差等問題，是有機太陽能電池實用化和產業化的瓶頸。因此如何有效提高有機半導體對太陽光的吸收、提高激子的分離和遷移，減少激子的復合損失，是提高有機太陽能電池性能的一條重要途徑。

鐵電材料作為一種新型光伏材料，具有成本低、環境友好、制備工藝簡單等優點，具有完全不同于半導體的反常光生伏打效應。鐵電材料具有優良的鐵電、介電、熱釋電及壓電等特性,在激光技術、光學通訊、數據儲存、信息處理、圖像存儲元件、電光偏振光元件、電容器等方面有非常重要的應用。無機一有機雜化鐵電材料集成了無機材料和有機材料的優點,因而備受關注。與傳統的p-n結光伏效應不同，鐵電光伏效應具有反常的光伏開路電壓，這對于提升光電轉換效率的極限具有非常重要的指導意義；另外鐵電光伏效應因其基于鐵電極化誘導的退極化場而分離光生載流子的物理機制，已經在太陽能轉化領域得到了廣泛研究：

因此，在有機太陽能電池器件結構中引入鐵電材料，可利用其強的電極化提供內電場，促進激子分離，降低電子和空穴的復合，從而有望提升電池的光電轉換效率，這使得鐵電材料增強有機太陽能電池光電轉換效率的研究成為國際上一個新興的領域。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種納米無機鐵電-有機雜化太陽能電池，引入鐵電鈦酸鋇(BTO)納米顆粒，利用其自發極化產生的內建電場，抑制電子空穴的復合，降低暗電流的產生，從而達到提高電池效率的目的。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

提供一種納米無機鐵電-有機雜化太陽能電池，包括從下至上的襯底玻璃、空穴傳輸層、鐵電-有機復合層、電子注入層和電極，所述鐵電-有機復合層為鐵電層和活性層的復合層，鐵電-有機復合層由鐵電無機納米材料BTO和活性層有機聚合物材料P3HT:PCBM形成的(P3HT:PCBM)：BTO溶膠層構成。

優選地，所述襯底玻璃為ITO導電玻璃，所述ITO導電玻璃的方阻為20Ω/□，覆蓋面積為1.5cm×1.5cm，ITO導電玻璃表面覆蓋的有效覆蓋面積為1.0cm×1.5cm；所述襯底玻璃工作溫度為25-200℃。

優選地，電極為蒸鍍的Al電極。

優選地，所述電子注入層為LiF電子注入層。