有机太阳能电池及其制造方法技术

本说明书提供了有机太阳能电池及其制造方法，所述方法包括以下步骤：准备第一电极；准备包含溶剂、缓冲材料和光活性材料的溶液；通过将所述溶液施加在所述第一电极上的涂覆步骤接着热处理形成缓冲层和光活性层；以及在所述光活性层上形成第二电极，其中所述溶剂包含用于所述缓冲层与所述光活性层的自相分离的相分离溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机太阳能电池及其制造方法
本说明书要求于2016年3月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0029651号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本说明书涉及一种用于制造有机太阳能电池的方法及使用其制造的有机太阳能电池。
技术介绍
根据美国国家实验室NREL公布的能源审查材料，目前使用的能源主要为石油、煤和天然气。这些能源相当于总计使用的能源的80％。然而，目前石油和煤能源的消耗逐渐成为大问题，并且二氧化碳和其他温室气体向大气中排放的增加正产生日益严重的问题。相比之下，可再生能源即无污染绿色能源的使用仍为总能源的约2％。因此，对解决能源问题的关注已成为促进研究开发新的可再生能源的动力。在新的可再生能源(例如风、水和太阳)中，太阳能受到最多关注。利用太阳能的太阳能电池产生较少的污染、在资源方面无限制且具有半永久的寿命，因此有望成为能够解决未来能量问题的能源。有机太阳能电池是能够通过应用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件。太阳能电池根据形成薄膜的材料分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。典型的太阳能电池通过掺杂晶体硅(Si)(无机半导体)利用p-n结来制造。通过光吸收产生的电子和空穴扩散至p-n结点，被电场加速，并迁移至电极。该过程的功率转换效率限定为给予外电路的功率与进入太阳能电池的太阳能功率的比率，并且当在目前标准化的虚拟太阳照射条件下测量时，该比率已实现高至约24％。然而，现有的无机太阳能电池在经济可行性以及材料供应方面已受到限制，因此，容易加工、廉价且具有多种功能的有机太阳能电池作为长期替代能源已受到高度青睐。关于早期的有机太阳能电池，美国UCSB的Heeger教授团队最初领导了技术开发。用于形成有机太阳能电池的缓冲层和光活性层中每一者的两步制造法的技术中使用的单分子有机材料或聚合物材料的优点在于其容易且快速地用于低价且大面积的加工中。然而，通过自相分离以一步法制造缓冲层和光活性层的方法存在不可用于非单元器件的大面积模块太阳能电池的问题，因为缓冲层的组分是非导体的并且需要形成超薄的膜。因此，需要开发能够在以一步法制造缓冲层和光活性层的同时用于大面积模块太阳能电池的技术。
技术实现思路
技术问题本说明书旨在提供一种用于通过可用于大面积模块的自相分离法制造高效有机太阳能电池的方法。技术方案本说明书的一个实施方案提供了一种用于制造有机太阳能电池的方法，其包括：准备第一电极；准备包含溶剂、缓冲材料和光活性材料的溶液；通过将所述溶液施加在所述第一电极上的涂覆并对所得物进行热处理来形成缓冲层和光活性层；以及在所述光活性层上形成第二电极，其中所述溶剂包含用于所述缓冲层与所述光活性层的自相分离的相分离溶剂。本说明书的另一个实施方案提供了使用本公开内容的用于制造有机太阳能电池的方法制造的有机太阳能电池。有益效果根据本说明书的一个实施方案的太阳能电池，可以顺利地发生缓冲层与光活性层的自相分离。根据本说明书的一个实施方案的太阳能电池，缓冲层与光活性层的顺利的自相分离可以用于大面积模块。根据本说明书的一个实施方案的太阳能电池，即使在通过用光活性层聚集光而将缓冲层与光活性层的顺利的自相分离用于大面积模块时，也可以获得大的光转换效率。根据说明书的一个实施方案的太阳能电池，可以以一个步骤在大面积模块中形成缓冲层和光活性层，并且可以获得更短的工艺时间和工艺成本节省。附图说明图1示出了根据本说明书的一个实施方案的倒置结构的有机太阳能电池的截面图。图2示出了根据本说明书的一个实施方案的正置结构的有机太阳能电池的截面图。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本说明书。在本说明书中，某构件设置在另一构件"上"的描述不仅包括一个构件邻接另一构件的情况，而且还包括在该两个构件之间存在又一构件的情况。在本说明书中，除非特别相反地说明，否则某部分“包括”某组件的描述意指还能够包括其他组件，并且不排除其他组件。本说明书的一个实施方案提供了一种用于制造有机太阳能电池的方法，其包括：准备第一电极；准备包含溶剂、缓冲材料和光活性材料的溶液；通过将溶液施加在第一电极上的涂覆并对所得物进行热处理来形成缓冲层和光活性层；以及在光活性层上形成第二电极，其中溶剂包含用于缓冲层与光活性层的自相分离的相分离溶剂。在本说明书中，缓冲材料是用于形成缓冲层的材料，并且缓冲材料可以包括选自金属盐、金属氧化物和非共轭聚电解质(NPE)中的一种或更多种。本说明书的金属盐能够经由通过用热处理进行还原来形成金属颗粒的过程形成没有杂质(例如还原剂或表面活性剂)的缓冲层，并且虽然在种类方面没有特别限制，但可以包括选自Ag金属盐、Au金属盐、Al金属盐、Cu金属盐、W金属盐和Pt金属盐中的一种或更多种。根据本说明书的一个实施方案，Ag金属盐可以包括选自AgCl、AgNO3和AgI中的一种或更多种。然而，Ag金属盐不限于此。根据本说明书的一个实施方案，Au金属盐可以包括选自HAuCl4、AuCl和AuCl3中的一种或更多种。然而，Au金属盐不限于此。根据本说明书的一个实施方案，Cu金属盐可以包括选自CuI、CuF3和CuNO3中的一种或更多种。然而，Cu金属盐不限于此。根据本说明书的一个实施方案，Pt金属盐可以包括选自PtCl2、PtCl4、PtBr2和Pt(C5H7O2)2中的一种或更多种。然而，Pt金属盐不限于此。本说明书的金属氧化物可以在缓冲层中起导电氧化物的作用，并且虽然在种类方面没有特别限制，但可以为选自以下中的一种或更多种：钼氧化物(MoO3)、钒氧化物(VOx)、镍氧化物(NiO)、锌氧化物(ZnO)、钛氧化物(TiO2)、锆氧化物(ZrO2)、钽氧化物(Ta2O3)、铯氧化物(Cs2CO3)、镁氧化物(MgO)、铪氧化物(HfO2)、钨氧化物(WO3)、以及掺杂有铝(Al)或镓(Ga)的锌氧化物(ZnO)。根据本说明书的一个实施方案，非共轭聚电解质可以在缓冲层中起传输电子的作用，并且虽然没有特别限制只要其能够传输电子即可，但可以包括选自聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯亚胺乙氧基化物(PEIE)和聚烯丙胺(PAA)中的一种或更多种。根据本说明书的一个实施方案，光活性材料用于形成光活性层，并且光活性材料可以包含电子供体材料和电子受体材料。在本说明书中，光活性材料可以意指电子供体材料和电子受体材料。在本说明书的一个实施方案中，电子供体材料与电子受体材料的质量比可以为1:10至10:1。具体地，本说明书的电子受体材料与电子供体材料的质量比可以为1:0.5至1:5。根据本说明书的一个实施方案，电子供体材料可以包含至少一种电子供体；或至少一种电子受体与至少一种电子供体的聚合物。电子供体材料可以包含至少一种电子供体。此外，电子供体材料包含至少一种电子受体与至少一种电子供体的聚合物。具体地，电子供体材料可以为多种聚合物材料和单体材料，例如以聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)起始的噻吩类、芴类或咔唑类。具体地，单体材料可以包括选自以下中的一种或更多种材料：铜(II)酞菁、锌酞菁、三[4-(5-二氰基亚甲基甲基-2-噻吩基)苯基]胺、2,4-双[4-(N,N-二苄基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸、苯并[b]蒽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造有机太阳能电池的方法，包括：准备第一电极；准备包含溶剂、缓冲材料和光活性材料的溶液；通过将所述溶液施加在所述第一电极上的涂覆并对所得物进行热处理来形成缓冲层和光活性层；以及在所述光活性层上形成第二电极，其中所述溶剂包括用于所述缓冲层与所述光活性层的自相分离的相分离溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 KR 10-2016-00296511.一种用于制造有机太阳能电池的方法，包括：准备第一电极；准备包含溶剂、缓冲材料和光活性材料的溶液；通过将所述溶液施加在所述第一电极上的涂覆并对所得物进行热处理来形成缓冲层和光活性层；以及在所述光活性层上形成第二电极，其中所述溶剂包括用于所述缓冲层与所述光活性层的自相分离的相分离溶剂。2.根据权利要求1所述的用于制造有机太阳能电池的方法，其中所述缓冲材料包括选自金属盐、金属氧化物和非共轭聚电解质(NPE)中的一种或更多种。3.根据权利要求2所述的用于制造有机太阳能电池的方法，其中所述金属盐包括选自Ag金属盐、Au金属盐、Al金属盐、Cu金属盐、W金属盐和Pt金属盐中的一种或更多种。4.根据权利要求2所述的用于制造有机太阳能电池的方法，其中所述金属氧化物为选自以下中的一种或更多种：钼氧化物(MoO3)、钒氧化物(VOx)、镍氧化物(NiO)、锌氧化物(ZnO)、钛氧化物(TiO2)、锆氧化物(ZrO2)、钽氧化物(Ta2O3)、铯氧化物(Cs2CO3)、镁氧化物(MgO)、铪氧化物(HfO2)、钨氧化物(WO3)、以及掺杂有铝(Al)或镓(Ga)的锌氧化物(ZnO)。5.根据权利要求2所述的用于制造有机太阳能电池的方法，其中所述非共轭聚电解质包括选自聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯亚胺乙氧基化物(PEIE)和聚烯丙胺(PAA)中的一种或更多种。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔斗焕，李载澈，金填硕，张松林，李东龟，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR