太阳能电池器件及其制备方法技术

一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物，中间层包括富勒烯衍生物层、层叠于富勒烯衍生物层表面的锂盐层及层叠于锂盐层表面的掺杂层，富勒烯衍生物层的材料选自足球烯、碳70、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯及[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯中的至少一种，锂盐层的材料选自碳酸锂、氟化锂及氧化锂中的至少一种，掺杂层的材料包括酞菁化合物及掺杂在酞菁化合物中的空穴传输材料。该太阳能电池器件的能量转换效率较高。此外，还提供了一种太阳能电池器件的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
太阳能电池器件由于具有廉价、清洁、可再生等优点而得到了广泛的应用。目前常 用的太阳能电池器件结构包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、电子缓冲层及阴 极。第一活性层的激子分离产生空穴和电子后，空穴到达阳极，电子到达阴极，从而被电极 收集，形成有效的能量转换。目前，传统的太阳能电池的能量转换效率较低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能量转换效率较高的。 一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第 二活性层、电子缓冲层及阴极，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩与 6, 6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物，所述中间层包括富勒烯衍生物层、层叠于所述富勒烯衍 生物层表面的锂盐层及层叠于所述锂盐层表面的掺杂层，所述富勒烯衍生物层的材料选自 足球烯、碳70、[6, 6]-苯基-C61-丁酸甲酯及[6, 6]-苯基-C71-丁酸甲酯中的至少一种， 所述锂盐层的材料选自碳酸锂、氟化锂及氧化锂中的至少一种，所述掺杂层的材料包括酞 菁化合物及掺杂在所述酞菁化合物中的空穴传输材料，所述酞菁化合物选自酞菁铜、酞菁 镁、酞菁锌及酞菁钒中的至少一种，所述空穴传输材料选自2, 3, 5, 6-四氟-7, 7'，8, 8' -四 氰二甲基对苯醌、4, 4'，4〃-三（N-(l-萘基）-N-苯基氨基）三苯胺、4, 4'，4〃-三（N-(2-萘 基）-N-苯基氨基）三苯胺及4, 4'，4〃-三（N，N-2-苯基氨基）三苯胺中的至少一种。 在优选的实施例中，所述富勒烯衍生物层的厚度为40nm?80nm，所述锂盐层的厚 度为50nm?100nm，所述掺杂层的厚度为30nm?60nm。 在优选的实施例中，所述掺杂层中所述空穴传输材料与所述酞菁化合物的质量比 为 1:100 ?10:100。 在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的材料为聚3, 4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸 盐的混合物。 在优选的实施例中，所述第一活性层及第二活性层中所述聚3-己基噻吩与所述 6, 6-苯基-C61_ 丁酸甲酯的质量比为1:0. 5?1:4。 一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤： 在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层； 在所述空穴缓冲层上旋涂含有聚3-己基噻吩及6, 6-苯基-c61-丁酸甲酯的溶液， 形成第一活性层； 将含有富勒烯衍生物的悬浮液旋涂在所述第一活性层表面制备富勒烯衍生物层， 所述富勒烯衍生物选自足球烯、碳70、[6, 6]-苯基-C61- 丁酸甲酯及[6, 6]-苯基-C71- 丁 酸甲酯中的至少一种； 将含有锂盐的溶液旋涂在所述富勒烯衍生物层的表面制备锂盐层，所述锂盐选自 碳酸锂、氟化锂及氧化锂中的至少一种； 将含有掺杂材料的悬浮液旋涂在所述锂盐层的表面制备掺杂层，所述掺杂材 料包括酞菁化合物及掺杂在所述酞菁化合物中的空穴传输材料，所述酞菁化合物选自 酞菁铜、酞菁镁、酞菁锌及酞菁钒中的至少一种，所述空穴传输材料选自2, 3, 5, 6-四 氟-7, 7'，8, 8' -四氰二甲基对苯醌、4, 4'，4〃-二（N-(l-萘基）-N_苯基氨基）二苯胺、 4, 4'，4〃-三（N- (2-萘基）-N-苯基氨基）三苯胺及4, 4'，4〃-三（N，N-2-苯基氨基）三苯 胺中的至少一种； 在所述掺杂层表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6, 6-苯基-c61-丁酸甲酯的溶液，形 成第二活性层；及 在所述第二活性层的表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。 在优选的实施例中，所述富勒烯衍生物层的厚度为40nm?80nm，所述锂盐层的厚 度为50nm?100nm，所述掺杂层的厚度为30nm?60nm。 在优选的实施例中，所述掺杂层中所述空穴传输材料与所述酞菁化合物的质量比 为 1:100 ?10:100。 在优选的实施例中，所述含有富勒烯衍生物的悬浮液中，所述富勒烯衍生物的浓 度为 10mg/mL ?30mg/mL。 在优选的实施例中，所述含有锂盐的溶液中，所述锂盐的浓度为50mg/ml? 100mg/ml〇 上述，通过在第一活性层及第二活性层之间制备中 间层，提高太阳能电池器件的第一活性层及第二活性层的光吸收效率，从而提高光电转换 效率；富勒烯衍生物层为η型层，富勒烯衍生物是富电子材料，可提高电子的传输速率，同 时，与活性层的富勒烯为一个系列的材料，两者搭配可降低电子的注入势垒，使电子快速达 到中间层，提高中间层收集电荷的效率，而锂盐是易溶于水的金属化合物，来源简单，其中 的金属离子可对光进行散射，提高第二活性层的光吸收效率，掺杂层由酞菁化合物与空穴 传输材料组成，空穴传输材料具有较低的LUM0能级，其LUM0与第二活性层的Η0Μ0比较接 近，由于LUM0能级具有空轨道，而Η0Μ0能级是满轨道，Η0Μ0能级上的载流子就可快速的进 入到LUM0能级，因此，可提高空穴的注入效率，而酞菁化合物是空穴传输性能的材料，可提 1?空穴的传输速率，两者惨杂后形成P惨杂，提1? 了空穴注入与传输速率，提1? 了中间层的 空穴收集效率，从而提高光电转换效率。 【附图说明】 图1为一实施例的太阳能电池器件的结构示意图； 图2为一实施例的太阳能电池器件的制备方法流程图； 图3为实施例1的太阳能电池器件及传统的太阳能电池器件的电流密度与电压关 系图。 【具体实施方式】 为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中 给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。 请参阅图1，一实施例的太阳能电池器件100包括依次层叠的阳极10、空穴缓冲层 20、第一活性层30、中间层40、第二活性层50、电子缓冲层60及阴极70。 阳极10为铟锡氧化物玻璃（ΙΤ0)、掺氟的氧化锡玻璃（FT0)，掺铝的氧化锌玻璃 (ΑΖ0)或掺铟的氧化锌玻璃（ΙΖ0)。 空穴缓冲层20形成于阳极10表面。空穴缓冲层20的材料为聚3, 4-二氧乙烯噻 吩（PED0T)与聚苯磺酸钠（PSS)的混合物。其中PED0T与PSS的质量比为2:1?6:1，优选 为2:1。空穴缓冲层20的厚度为20nm?80nm，优选为60nm。 第一活性层30形成于空穴缓冲层20表面。第一活性层30的材料为聚3-己基 噻吩（P3HT)与6, 6-苯基-C6「丁酸甲酯（PC61BM)的混合物。其中P3HT:PC61BM的质量为 1: 0· 5?1:4,优选为1:1。第一活性层30的厚度为100nm?300nm，优选为120nm。 中间层40形成于第一活性层30的表面。中间层40包括形成于第一活性层30表 面的富勒烯衍生物层42、层叠于富勒烯衍生物层42表面的锂盐层44及层叠于锂盐层44表 面的掺杂层46。 富勒烯衍生物层42的材料选自足球烯（C60)、碳70 (C70)、[6, 6]-苯基-C61- 丁 酸甲酯（PC61BM)及[6,6]_苯基-C71-丁酸甲酯（P71BM)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池器件，其特征在于，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3‑己基噻吩与6,6‑苯基‑C61‑丁酸甲酯的混合物，所述中间层包括富勒烯衍生物层、层叠于所述富勒烯衍生物层表面的锂盐层及层叠于所述锂盐层表面的掺杂层，所述富勒烯衍生物层的材料选自足球烯、碳70、[6,6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯及[6,6]‑苯基‑C71‑丁酸甲酯中的至少一种，所述锂盐层的材料选自碳酸锂、氟化锂及氧化锂中的至少一种，所述掺杂层的材料包括酞菁化合物及掺杂在所述酞菁化合物中的空穴传输材料，所述酞菁化合物选自酞菁铜、酞菁镁、酞菁锌及酞菁钒中的至少一种，所述空穴传输材料选自2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌、4,4',4‑三(N‑(1‑萘基)‑N‑苯基氨基)三苯胺、4,4',4‑三(N‑(2‑萘基)‑N‑苯基氨基)三苯胺及4,4',4‑三(N,N‑2‑苯基氨基)三苯胺中的至少一种。

【技术特征摘要】
1. 一种太阳能电池器件，其特征在于，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、 中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己 基噻吩与6, 6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物，所述中间层包括富勒烯衍生物层、层叠于所 述富勒烯衍生物层表面的锂盐层及层叠于所述锂盐层表面的掺杂层，所述富勒烯衍生物 层的材料选自足球烯、碳70、[6,6]_苯基-C61-丁酸甲酯及[6,6]_苯基-C71-丁酸甲酯 中的至少一种，所述锂盐层的材料选自碳酸锂、氟化锂及氧化锂中的至少一种，所述掺杂 层的材料包括酞菁化合物及掺杂在所述酞菁化合物中的空穴传输材料，所述酞菁化合物 选自酞菁铜、酞菁镁、酞菁锌及酞菁钒中的至少一种，所述空穴传输材料选自2, 3, 5, 6-四 氟-7, 7'，8, 8' -四氰二甲基对苯醌、4, 4'，4〃-二（N-(l-萘基）-N_苯基氨基）二苯胺、 4, 4'，4〃-三（N- (2-萘基）-N-苯基氨基）三苯胺及4, 4'，4〃-三（N，N-2-苯基氨基）三苯 胺中的至少一种。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述富勒烯衍生物层的厚度 为40nm?80nm，所述锂盐层的厚度为50nm?lOOnm，所述掺杂层的厚度为30nm?60nm。3. 根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述掺杂层中所述空穴传输 材料与所述酞菁化合物的质量比为1:1〇〇?1〇:1〇〇。4. 根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述空穴缓冲层的材料为聚 3, 4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。5. 根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述第一活性层及第二活性 层中所述聚3-己基噻吩与所述6, 6-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1:0. 5?1:4。6. -种太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层； 在所述空穴缓冲层上旋涂含...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，黄辉，陈吉星，王平，
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：广东;44