一种稀土络合物溶液和改性太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土络合物溶液和改性太阳能电池的制备方法，稀土络合物溶液的制备方法包括所述方法包括：将两种有机共轭小分子分别作为第一配体和第二配体，所述第一配体和所述第二配体与稀土氯化物溶液混合反应，得到稀土络合物溶液。改性太阳能电池的制备方法包括将稀土络合物溶液旋涂在太阳能电池的PET基底上，制备成改性太阳能电池。利用稀土络合物的荧光特性可以增大太阳能电池的光吸收强度，提高太阳能电池的光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土络合物溶液和改性太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种稀土络合物溶液和改性太阳能电池的制备方法。
技术介绍
作为一种具有优异且独特的光、电、磁性能的材料，稀土材料具有十分重要的应用价值。其独特的电子层结构，是一般材料所无法比拟的。而其荧光强度高、发光范围窄的优势使得稀土在发光领域拥有者无可比拟的天然优势。由此，稀土材料被广泛应用于照明、显示和检测三大领域，伴随着稀土材料技术的日臻成熟，与稀土有关的工业生产和消费市场规模日益庞大。稀土化合物功能和应用技术的研究是21世纪材料发展的重要课题。发光是稀土化合物最突出的优势功能，稀土发光材料是稀土材料研究重要的发展方向。而随着人类世界的不断发展，能源问题成为制约人类发展的一个主要因素。如何合理的利用自然资源成为一个亟待解决的问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，在化石能源日益枯竭、环境污染日益严重的今天，将太阳能转化为电能被视为是一个可以实现人类可持续发展的一条出路。而其中以无机半导体材料作为核心的太阳能电池发展迅速，占据了90%左右的太阳能电池市场，但由于其生产工艺复杂、成本高、制作耗能高等不足，制约了其大规模的使用和发展。而对于太阳能电池而言，则其制备工艺简单、成本较低、可弯曲度高，成为了新能源发展的又一热点。对于太阳能电池而言，合成工艺简单，成本较低，与柔性聚合物基底结合生产可以获得柔性较高使得其应用领域更加广泛，但其稳定性差，容易老化，光电转换效率低下成为阻碍其大规模生产与应用的一个巨大障碍。改善太阳能电池稳定性，提高光电转化效率成为研究太阳能电池的关键。稀土络合物特殊的光学性能则为解决这一关键问题提供了一条可行的解决方法，由于稀土自身独特的荧光特性，可以将原来太阳能电池活性层利用不到的如紫外区波长范围的光转换成稀土可吸收波长的光，可以在不增加太阳能电池光活性层厚度的情况下增加光吸收，从而增加太阳能电池的光电转化效率。目前，如何利用稀土络合物的荧光性能来提高太阳能电池的光电转化效率具有重要的研究价值，也为稀土络合物的应用开拓了新领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善太阳能电池效率低的缺点，通过将具有荧光特性的稀土络合物溶液旋涂在太阳能电池的PET基底上，利用稀土络合物的荧光特性增大太阳能电池的光吸收强度，提高太阳能电池的光电转化效率。为此，本专利技术提供了一种稀土络合物溶液的制备方法，所述方法包括：将两种有机共轭小分子分别作为第一配体和第二配体，所述第一配体和所述第二配体与稀土氯化物溶液混合反应，得到稀土络合物溶液；所述稀土氯化物、所述第一配体、所述第二配体的摩尔比为1：3：1；所述稀土氯化物溶液为氯化铕溶液、氯化铽溶液、氯化铥溶液和氯化钆溶液中的一种，所述第一配体为2-噻吩甲酰三氟丙酮，所述第二配体为1-10菲罗啉。本专利技术还提供了一种改性太阳能电池的制备方法，将所述的稀土络合物溶液旋涂在太阳能电池的PET基底上，制备成改性太阳能电池。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术提供了一种稀土络合物溶液和改性太阳能电池的制备方法，稀土络合物溶液的制备方法包括将两种有机共轭小分子分别作为第一配体和第二配体，所述第一配体和所述第二配体与稀土氯化物溶液混合反应，得到稀土络合物溶液；所述稀土氯化物、所述第一配体、所述第二配体的摩尔比为1：3：1；所述稀土氯化物溶液为氯化铕溶液、氯化铽溶液、氯化铥溶液和氯化钆溶液中的一种，所述第一配体为2-噻吩甲酰三氟丙酮，所述第二配体为1-10菲罗啉。改性太阳能电池的制备方法包括将所述的稀土络合物溶液旋涂在太阳能电池的PET基底上，制备成改性太阳能电池。优点和积极效果包括：（1）稀土络合物具有优异的荧光性能，可以吸收紫外范围的光并将其转化成可见光发射出来，从而使得太阳能电池可以得到更多的可见光，提高其光电转化效率，而配体的加入则增强了其吸收紫外光的能力。（2）本专利技术的稀土络合物溶液能够吸收太阳光中的紫外光谱，一方面可以减少紫外光对光活性层的照射，延长光活性层的寿命，提高电池的稳定性；另一方面，光活性层中的窄带系聚合物给体材料和受体材料混合能够形成互穿网络结构，稀土络合物的加入能够增加电池的光吸收强度，聚合物给体材料吸收大量的光能产生激子，激子在给体材料与受体材料界面处产生分离，形成电子和空穴，电子在受体材料中传输，空穴在给体材料中传输，最终分别到达阴极和阳极，形成电流和电压。（3）稀土络合物层是为了利用其在紫外吸收发射出红光而被太阳能电池利用的这一特性，旋涂在PET基底上不仅可以最大程度上的接受到外界光线而使其使用效率最大化，还可以保持太阳能电池结构的完整性。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1为本专利技术稀土络合物结构示意图，包括中心离子Eu3+、2-噻吩甲酰三氟丙酮和1-10菲罗啉；图2为本专利技术太阳能电池结构原理示意图，包括1.稀土络合物层，2.PET基底，3.阳极电极ITO，4.空穴传输层，5.光活性层，6.电子传输层，7.阴极电极；其中箭头方向表示光照方向；图3为实施例1的太阳能电池和对比例1的太阳能电池的电压与电流密度的曲线图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。稀土络合物溶液的制备方法包括：将两种有机共轭小分子分别作为第一配体和第二配体，所述第一配体和所述第二配体与稀土氯化物溶液混合反应，得到稀土络合物溶液。所述稀土氯化物、所述第一配体、所述第二配体的摩尔比为1：3：1，此摩尔比是最优的合成比例，所得的稀土络合物荧光强度最好。所述稀土氯化物溶液为氯化铕溶液、氯化铽溶液、氯化铥溶液和氯化钆溶液中的一种，优选为氯化铕溶液，氯化铕具有优异的发光性能，体现为红光。所述第一配体为2-噻吩甲酰三氟丙酮，所述第二配体为1-10菲罗啉，第一配体和第二配体是典型的具有天线效应的配体，将能量转移给中心稀土离子以提高稀土离子的发光效率，具有相同作用的还有乙酰丙酮和二苯甲酰甲烷等。反应温度为室温，反应时间为1-3h。所述稀土络合物溶液的紫外吸收范围处于200-500nm，稀土络合物溶液在紫外范围有吸收，可以将紫外部分转化成可见光从而应用于太阳能电池中以提高光电转化效率。改性太阳能电池的制备方法，包括将稀土络合物溶液旋涂在太阳能电池的PET基底上，制备成改性太阳能电池。改性太阳能电池的制备方法具体包括如下步骤：（1）将带有阳极电极ITO的PET透明基底依次用洗涤剂、去离子水、丙酮、去离子水、无水乙醇和异丙醇超声清洗，清洗后用干燥的高纯氮气吹干或高温烘干，形成洁净的PET基底；然后将所述PET基底转入等离子体表面处理仪，在25Pa气压，氧气和氮气环境下对所述PET基底等离子处理5-15min后冷却至室温；（2）用有机溶剂对所述稀土络合物溶液进行稀释，然后经超声分散，得到分散均匀的稀土络合物溶液；（3）在步骤（1）等离子处理过的PET基底上（不含ITO面）通过旋涂的方法形成不连续分散均匀的稀土络合物层；（4）在步骤（3）形成的阳极电极ITO面上通过旋涂的方法形成带有一层空穴传输层的导电基底；（5）将活性层材料通过旋涂的方法在步骤（4）的空穴传输层上形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土络合物溶液的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将两种有机共轭小分子分别作为第一配体和第二配体，所述第一配体和所述第二配体与稀土氯化物溶液混合反应，得到稀土络合物溶液；所述稀土氯化物、所述第一配体、所述第二配体的摩尔比为1：3：1；所述稀土氯化物溶液为氯化铕溶液、氯化铽溶液、氯化铥溶液和氯化钆溶液中的一种，所述第一配体为2‑噻吩甲酰三氟丙酮，所述第二配体为1‑10菲罗啉。

【技术特征摘要】
1.一种稀土络合物溶液的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将两种有机共轭小分子分别作为第一配体和第二配体，所述第一配体和所述第二配体与稀土氯化物溶液混合反应，得到稀土络合物溶液；所述稀土氯化物、所述第一配体、所述第二配体的摩尔比为1：3：1；所述稀土氯化物溶液为氯化铕溶液、氯化铽溶液、氯化铥溶液和氯化钆溶液中的一种，所述第一配体为2-噻吩甲酰三氟丙酮，所述第二配体为1-10菲罗啉。2.如权利要求1所述的稀土络合物溶液的制备方法，其特征在于，反应温度为室温，反应时间为1-3h。3.如权利要求1所述的稀土络合物溶液的制备方法，其特征在于，所述稀土络合物溶液的紫外吸收范围处于200-500nm。4.一种改性太阳能电池的制备方法，其特征在于，将权利要求1-3中任一项所述的稀土络合物溶液旋涂在太阳能电池的PET基底上，制备成改性太阳能电池。5.如权利要求4所述的改性太阳能电池的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王薇，李磊，唐建国，王瑶，黄林军，沈文飞，刘继宪，焦吉庆，王彦欣，王久兴，姜倩倩，杜中林，王世超，李付霞，李国鹏，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37