一种聚合物太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种聚合物太阳能电池，包括阳极基底、空穴层、活性层、电子缓冲层和阴极，所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料，所述金属氧化物的功函数为-7.2eV~-6.7eV，所述金属化合物的折射率为1.8~2.4。另，本发明专利技术实施例还公开了一种聚合物太阳能电池的制备方法。本发明专利技术提供的聚合物太阳能电池，通过在阳极基底与活性层之间制备具有掺杂结构的空穴层，提高了空穴传输的能力，通过空穴层材料的散射作用，使活性层的吸光效率得到明显提高，最终达到了提高电池光电转换效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术实施例公开了一种聚合物太阳能电池，包括阳极基底、空穴层、活性层、电子缓冲层和阴极，所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料，所述金属氧化物的功函数为-7.2eV~-6.7eV，所述金属化合物的折射率为1.8~2.4。另，本专利技术实施例还公开了一种聚合物太阳能电池的制备方法。本专利技术提供的聚合物太阳能电池，通过在阳极基底与活性层之间制备具有掺杂结构的空穴层，提高了空穴传输的能力，通过空穴层材料的散射作用，使活性层的吸光效率得到明显提高，最终达到了提高电池光电转换效率的目的。【专利说明】
本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及。
技术介绍
1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性质,制造出了第一个具有真正意义上的太阳能电池，但是当时的光电转换效率极低(10_3%)。紧接着，Glenis等制作了各种聚噻吩的太阳能电池，当时都面临的问题是极低的开路电压和光电转换效率。直到1986年，C.ff.Tang等首次将P型半导体和η型半导体引入到双层结构的器件中，才使得光电流得到了极大程度的提高，从此以该工作为里程碑，有机聚合物太阳能电池蓬勃发展起来。聚合物太阳能电池的工作原理主要分为四部分:(1)光激发和激子的形成；(2)激子的扩散；(3)激子的分裂；(4)电荷的传输和收集。首先，共轭聚合物在入射光照射下吸收光子，电子从聚合物最高占有轨道(HOMO)跃迁到最低空轨道(LUM0)，形成激子，激子在内建电场的作用下扩散到给体/受体界面处分离成自由移动的电子和空穴，然后电子在受体相中传递并被阴极收集，空穴则通过给体相并被阳极收集，从而产生光电流。这就形成了一个有效的光电转换过程。其中，太阳能电池对太阳光的利用是影响能量转换效率的一个重要的因素，目前常用的方法是通过改变活性层材料的结构来增强其对太阳光的吸收率，但效果不是很显著。
技术实现思路
`鉴于此，本专利技术实施例旨在提供，通过在阳极基底与活性层之间制备具有掺杂结构的空穴层，提高了空穴传输的能力，通过空穴层材料的散射作用，使光平均到达活性层，从而使活性层的吸光效率得到明显提高，最终达到提高电池光电转换效率的目的。本专利技术实施例提供了一种聚合物太阳能电池，包括阳极基底、空穴层、活性层、电子缓冲层和阴极，所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料，所述金属氧化物的功函数为-7.2eV'6.7eV，所述金属化合物的折射率为1.8~2.4。所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料。所述金属氧化物的功函数为-7.2e疒-6.7eV，具有空穴注入和空穴传输能力。优选地，所述金属氧化物为三氧化钨(W03)、七氧化二铼(Re207)、五氧化二钒(V2O5)或三氧化钥(MoO3X所述金属化合物为纳米晶体结构，且晶体类型稳定单一，其折射率为1.8^2.4。该金属化合物能形成较大纳米颗粒，且比表面积较大，折射率较高，对光有明显的散射作用。优选地,所述金属化合物为氧化铬(Cr203)、氧化错(ZrO2)、硫化锌(ZnS)或硒化锌(ZnSe)0所述空穴层的材质中，所述金属氧化物为主体材料，所述金属化合物为客体材料。优选地，在所述空穴层的材质中，所述金属化合物占所述金属氧化物质量的10-40%。优选地，所述空穴层的厚度为15飞Onm。本专利技术在阳极基底与活性层之间制备具有掺杂结构的空穴层，该空穴层由功函数为-7.2eV'6.7eV的金属氧化物掺杂折射率为1.8^2.4的金属化合物组成，所述金属氧化物具有空穴注入与传输性能，可提高空穴传输，所述金属化合物为纳米晶体结构，且晶体类型稳定单一，能形成较大的纳米颗粒，且比表面积较大，折射率较高，对光有明显的散射作用，可使入射光进行散射，平均到达活性层，从而使活性层的吸光效率得到明显提高，另外，折射率较高可使部分被活性层反射的光进行全反射回到活性层中，增强光吸收能力，两者性能的结合最终使得电池的光电转换效率得到大大的提高。优选地，所述阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)、掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃(IZO)。优选地，所述活性层为聚3-己基噻吩(P3HT)、聚对苯乙炔(MDMO-PPV)或聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基乙撑)(MEH-PPV)与-苯基-C60- 丁酸甲酯(PCBM)形成的混合材料。所述活性层可分别用P3HT =PCBM,MDMO-PPV:PCBM.MEH-PPV:PCBM表示。更优选地，所述活性层为P3HT与PCBM形成的混合材料。优选地，所述MDMO-PPV或MEH-PPV与PCBM的质量比为1:1~1:4。优选地，所述P3HT与PCBM的质量比为1:0.8~1:1。更优选地，所述P3HT与PCBM的质量比为1:0.8。优选地，所述活性层的厚度为8(T300nm。更优选地，所述活性层的厚度为200nm。 优选地，所述电子缓冲层的材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)或碳酸铯(Cs2CO3)。更优选地，所述电子缓冲层的材料为氟化锂(LiF)。优选地，所述电子缓冲层的厚度为0.5~10nm。更优选地，所述电子缓冲层的厚度为Inm0优选地，所述阴极为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或钼(Pt)。更优选地，所述阴极为铝(Al)。优选地，所述阴极的厚度为8(T200nm。更优选地，所述阴极的厚度为150nm。相应地，本专利技术实施例还提供了一种聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:提供清洁的阳极基底；在所述阳极基底上蒸镀制备空穴层，所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料，所述金属氧化物的功函数为-7.2eV~-6.7eV，所述金属化合物的折射率为1.8~2.4;所述蒸镀为真空蒸镀，所述真空蒸镀的蒸镀温度为100^5000C，真空度为 I X I(T3~I X KT5Pa ；在所述空穴层上旋涂制备活性层，再在所述活性层上依次蒸镀制备电子缓冲层和阴极，得到聚合物太阳能电池。所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料。所述金属氧化物的功函数为-7.2e疒-6.7eV，具有空穴注入和空穴传输能力。优选地，所述金属氧化物为三氧化钨(W03)、七氧化二铼(Re207)、五氧化二钒(V2O5)或三氧化钥(MoO3X所述金属化合物为纳米晶体结构，且晶体类型稳定单一，其折射率为1.8^2.4。该金属化合物能形成较大纳米颗粒，且比表面积较大，折射率较高，对光有明显的散射作用。优选地,所述金属化合物为氧化铬(Cr203)、氧化错(ZrO2)、硫化锌(ZnS)或硒化锌(ZnSe)0所述空穴层的材质中，所述金属氧化物为主体材料，所述金属化合物为客体材料。优选地，在所述空穴层的材质中，所述金属化合物占所述金属氧化物质量的10-40%。优选地，所述空穴层的厚度为15飞Onm。所述空穴层采用蒸镀的方法制备在阳极基底上。所述蒸镀为真空蒸镀，所述真空蒸镀的蒸镀温度为10(T500°C，真空度为lX10-3~lX10_5Pa。优选地，所述阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)、掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物太阳能电池，其特征在于，包括阳极基底、空穴层、活性层、电子缓冲层和阴极，所述空穴层的材质为金属氧化物与纳米晶体结构的金属化合物形成的混合材料，所述金属氧化物的功函数为?7.2eV~?6.7eV，所述金属化合物的折射率为1.8~2.4。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，王平，黄辉，陈吉星，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：