[發(fā)明專利]一種基于雙溶劑溶膠凝膠ZnO陰極緩沖層的有機(jī)太陽能電池制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910794522.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN110459684B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于軍勝;劉德勝;韓于;范譜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/44
• 分類號(hào): H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 李春霖

本發(fā)明涉及一種基于雙溶劑溶膠凝膠ZnO陰極緩沖層的有機(jī)太陽能電池制備方法，ZnO陰極緩沖層的制備方法為：在室溫條件下，將醋酸鋅和乙醇胺溶于檸檬烯與二甲氧基乙醇的混合溶劑中充分溶解，然后在預(yù)處理過的玻璃基底上旋涂成膜，進(jìn)行退火處理得到ZnO陰極緩沖層。該制備方法提高了陰極緩沖層的均勻性和致密性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙溶劑溶膠凝膠ZnO陰極緩沖層的有機(jī)太陽能電池制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展離不開能源，對(duì)能源的有效開采及利用成為亟待解決的問題。目前世界上使用的能源大多數(shù)來自于礦物燃料的開采，其中主要包括石油，天然氣和煤等。可是一方面這些資源是不可再生的、有限的，另一方面化石能源的使用會(huì)造成很大的環(huán)境污染，所以尋找新的可替代能源就成了人類亟待解決的問題。考慮到太陽能具有取之不盡，用之不竭，沒有污染的特點(diǎn)，各國(guó)科學(xué)家都將太陽能的開發(fā)和利用作為解決人類能源問題的突破口。

現(xiàn)在，人類使用的太陽能電池根據(jù)器件活性層材料性質(zhì)的不同可分為無機(jī)太陽能電池和有機(jī)太陽能電池。無機(jī)太陽能電池由于發(fā)展起步早，研究比較廣泛，其在應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。但是無機(jī)太陽能電池本身有其不足之處，比如加工工藝非常復(fù)雜、材料要求苛刻、不易進(jìn)行大面積柔性加工、某些材料具有毒性等，這些缺點(diǎn)限制了無機(jī)太陽電池的進(jìn)一步發(fā)展。與無機(jī)太陽能電池相比，基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)太陽能電池，不僅具有與無機(jī)太陽能電池相同的最高理論光電轉(zhuǎn)換效率，而且還具有質(zhì)量輕、可濕法成膜、能加工成特種形狀、易制成柔性器件、甚至可以實(shí)現(xiàn)全塑料化等顯著優(yōu)勢(shì)，目前已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。

有機(jī)太陽能電池一般采用反型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，從下到上依次為：襯底、ITO透明導(dǎo)電陰極、陰極緩沖層、活性層、陽極緩沖層和金屬陽極層。在研究有機(jī)太陽能電池光電效率的眾多實(shí)驗(yàn)中，陰極緩沖層多采用溶膠凝膠ZnO薄膜。目前，在太陽能電池中采用旋涂工藝制備溶膠凝膠ZnO薄膜作為陰極緩沖層時(shí)，通常采用的溶劑為二甲氧基乙醇(C₃H₈O₂)，再通過熱退火來形成陰極緩沖層薄膜。采用以上傳統(tǒng)方法制備成的ZnO陰極緩沖層存在一些缺陷：ZnO前驅(qū)體溶液在長(zhǎng)時(shí)間攪拌制備過程中總會(huì)夾雜不少氣泡，這些氣泡不利于后續(xù)的旋涂成膜；同時(shí)，傳統(tǒng)工藝成膜的ZnO顆粒之間的間隙較大，分散不均，容易形成缺陷，從而導(dǎo)致載流子的傳輸與分離受阻；進(jìn)一步，退火形成的ZnO薄膜的界面較為粗糙，甚至有肉眼可見的小點(diǎn)，使得器件擁有較高的載流子復(fù)合幾率及較大的界面接觸電阻，這些都大大減低了器件捕獲太陽光、傳輸光生載流子的能力，抑制了整個(gè)器件的性能。

因此，研究如何優(yōu)化制備溶膠凝膠ZnO薄膜工藝，進(jìn)而制備均勻、致密的陰極緩沖層，是目前有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明提出了一種基于雙溶劑溶膠凝膠ZnO陰極緩沖層的有機(jī)太陽能電池制備方法，提高了陰極緩沖層的均勻性和致密性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于雙溶劑溶膠凝膠ZnO陰極緩沖層的有機(jī)太陽能電池制備方法，ZnO陰極緩沖層的制備方法為：在室溫條件下，將醋酸鋅和乙醇胺溶于檸檬烯與二甲氧基乙醇的混合溶劑中充分溶解，然后在預(yù)處理過的玻璃基底上旋涂成膜，進(jìn)行退火處理得到ZnO陰極緩沖層。

進(jìn)一步的，一種基于雙溶劑溶膠凝膠ZnO陰極緩沖層的有機(jī)太陽能電池制備方法，制備方法具體包括以下步驟：

(1)對(duì)由透明襯底及ITO(氧化銦錫)透明導(dǎo)電陰極所組成的ITO(氧化銦錫)基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑茫?/p>

(2)將醋酸鋅和乙醇胺兩種溶質(zhì)在室溫下溶于體積比為1∶1～1∶9的檸檬烯與二甲氧基乙醇混合溶劑中，經(jīng)過2個(gè)小時(shí)室溫?cái)嚢璩浞秩芙庵蟮玫絑nO(氧化鋅)前驅(qū)體溶液，將ZnO(氧化鋅)前驅(qū)體溶液旋涂在步驟(1)的ITO(氧化銦錫)基板表面，進(jìn)行熱退火處理后得到ZnO(氧化鋅)陰極緩沖層；