[發(fā)明專利]有機晶體太陽能電池器件的制備方法和光電設(shè)備

有效

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• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111341915B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢海;宋小賢;王悅
• 申請（專利權(quán)）人: 季華實驗室
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 深圳中創(chuàng)智財知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44553
• 代理人: 文言;田宇

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了有機晶體太陽能電池器件的制備方法和光電設(shè)備。本發(fā)明的方法包括以下步驟：在氧化銦錫襯底依次制備在P型無定形膜層、有機晶相膜層、N型無定形膜層、金屬電極層，其中有機晶相膜層的制備過程為利用熱蒸鍍法制備無定形膜，將無定形膜利用雙層加熱退火法制備有機結(jié)晶膜層，利用氧等離子體方法對所述有機結(jié)晶膜層進行處理得到有機晶相膜層。本方法利用缺陷誘導(dǎo)有機半導(dǎo)體晶體作為有機晶相膜層，并通過氧等離子處理，實現(xiàn)有機晶相膜層對于可見光區(qū)的寬程吸收，使得有機晶體太陽能電池器件的效率大幅度提高，且提高電池的穩(wěn)定性，還通過引入空穴阻擋層和電子阻擋層實現(xiàn)了高效率有機晶體太陽能電池器件的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有機晶體太陽能電池器件的制備方法、光電設(shè)備。

背景技術(shù)

由有機材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池，主要是以具有光敏性質(zhì)的有機半導(dǎo)體分子作為半導(dǎo)體材料，以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流，實現(xiàn)太陽能發(fā)電的效果。其制備技術(shù)主要是以制備基于有機半導(dǎo)體材料的無定形膜，實現(xiàn)器件制備。有機半導(dǎo)體材料的無定形膜器件制備技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機電致發(fā)光、有機太陽能電池等諸多領(lǐng)域。作為一種半導(dǎo)體材料，有機半導(dǎo)體無定形膜的能帶結(jié)構(gòu)由有機半導(dǎo)體分子自身的能帶結(jié)構(gòu)決定。這一特點決定有機半導(dǎo)體器件的研究一直集中于分子的設(shè)計合成，少有對于無定形膜技術(shù)的研發(fā)。且目前仍難以實現(xiàn)從材料向器件的轉(zhuǎn)變。

其中的原因是基于無定形膜結(jié)構(gòu)的器件，由于電荷注入困難以及分子間電荷躍遷距離短等問題，相關(guān)太陽能電池器件的效率仍然較低，很難達到15%。與之相對應(yīng)的其他基于結(jié)晶型材料的太陽能電池技術(shù)如硅基太陽能電池，染料敏華太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池，效率都遠超20%。有機半導(dǎo)體晶體材料晶格由氫鍵，范德華力等弱分子間相互作用構(gòu)筑，很難形成長程有序的薄膜結(jié)構(gòu)，更難實現(xiàn)薄膜有機半導(dǎo)體器件的制備，極大的限制了有機半導(dǎo)體晶體材料在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池效率低下、穩(wěn)定性不高的技術(shù)問題，以實現(xiàn)有機晶體材料在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的方案是：一種有機晶體太陽能電池器件的制備方法，包括以下步驟：

在氧化銦錫襯底上制備P型無定形膜層；

在所述P型無定形膜層上制備有機晶相膜層；

在所述有機晶相膜層上制備N型無定形膜層；

在所述N型無定形膜層上制備金屬電極層；

得到有機晶體太陽能電池器件本體；

其中，在所述P型無定形膜層上制備有機晶相膜層包括以下步驟：

利用熱蒸鍍法制備無定形膜，將所述無定形膜利用雙層加熱退火法制備有機結(jié)晶膜層，利用氧等離子體方法對所述有機結(jié)晶膜層進行處理得到有機晶相膜層，其中雙層加熱退火法是指將相對疊放的兩片金屬配合物無定形摻雜膜加熱退火；

或者，利用熱蒸鍍方法制備無定形摻雜膜，將所述無定形摻雜膜利用雙層加熱退火法制備得到有機晶相膜層。

可選地，利用旋涂法制備所述P型無定形膜層。

可選地，利用蒸鍍法或濺射法制備所述金屬電極層。

可選地，利用熱蒸鍍法制備所述N型無定形膜層。

可選地，所述氧等離子體方法包括：設(shè)置氧等離子體功率為10-50mW。

可選地，所述有機晶體太陽能電池器件本體包括：氧化銦錫襯底，所述氧化銦錫襯底上依次設(shè)有P型無定形膜層、有機晶相膜層、N型無定形膜層、金屬電極層。

可選地，所述有機晶相膜層選自八羥基喹啉類金屬配合物膜層。