有机太阳能电池加工方法技术

本发明专利技术公开了一种有机太阳能电池加工方法，包括：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解直径为10nm‑1μm的模块小球阵列，得模块电极层；模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得合金薄膜电极层；用有机溶剂将模块小球剥离，得合金纳米颗粒；合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层。在沉积合金薄膜前布置模块小球，使合金材料填充在相邻的模块小球之间，当剥离模块小球后得到的合金颗粒的相对面为弧形面的三角形结构，根据模块小球的尺寸不同得到不同大小的合金颗粒，本发明专利技术可以制备表面等离激元共振峰更宽、波长更长的金属纳米颗粒，在更宽的波长范围内提高有机太阳能电池的吸收，提高了光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机太阳能电池
，具体的说，是涉及一种有机太阳能电池加工方法。
技术介绍
有机太阳能电池是一种以有机光电材料作为光吸收层的光伏电池发电技术，具有重量轻、工艺简单、制造成本低、可集成在大面积和柔性基板上、材料易得并且性能易于调节等诸多优点。但是，大部分有机光电材料激子扩散长度较短、载流子迁移率较低。为了使有机活性层中的激子能够扩散到给体/受体界面发生解离形成自由载流子，并被相应电极有效收集，要求有机层的厚度必须足够薄(通常小于200nm)。但是这么薄的有机层无法吸收全部的入射光能量，限制了器件的效率。近年来，纳米技术得到了飞速发展。人们发现金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越特性。金属纳米颗粒的表面等离激元特性也被用于增加有机太阳能电池的光吸收效率，进而提高其光电转化效率。这种表面等离激元特性极大的依赖金属纳米颗粒的尺寸和形貌。因此，金属纳米颗粒的可控制备成为有效利用其表面等离激元增强特性的前提。目前金属纳米颗粒可以通过化学方法或者物理方法来制备，其中真空热沉积技术是最常用的物理方法之一。但是，直接采用真空热沉积技术制备的金属纳米颗粒只能为球形或者椭球型，而且其粒径尺寸可调节的范围也较窄。即使通过退火的后序工艺，其尺寸变化范围也有限。因此，相关金属纳米颗粒的表面等离激元共振峰通常较窄，而且大多位于短波区域。尽管采用合金纳米颗粒可以拓宽金属纳米颗粒的表面等离激元共振峰，但是受其形貌的限制，其共振峰也很难达到近红外区域，从而限制了其在有机太阳能电池中的利用。因此，如何提供一种有机太阳能电池的加工方法，以提高有机太阳能电池的光电效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种有机太阳能电池的加工方法，以提高有机太阳能电池的光电效率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种有机太阳能电池加工方法，其包括步骤：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；在具有所述模块小球的所述模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；采用有机溶剂将所述合金薄膜电极层的所述模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；在所述合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池，所述有机太阳能功能层具有吸收光的作用。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述底部电极层包括基板和所述基板上的电极层。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述基板为玻璃、硅片或塑料片。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述电极层和所述顶部电极层的材料均为金属、合金、半导体氧化物或导电聚合物。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述基板为玻璃，所述电极层为氧化铟锡层，采用磁控溅射技术在玻璃上沉积第一预设厚度氧化铟锡层形成所述底部电极层。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述基板为聚对苯二甲酸乙二醇酯板，所述电极层为氟和氧化铟的混合物层，采用磁控溅射技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯板上沉积第二预设厚度的氟和氧化铟的混合物层形成所述底部电极层。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述模块小球为聚苯乙烯小球，直径为20nm。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述底部电极层上采用自组装的方法制备一层所述模块小球。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，在具有所述模块小球的所述模块电极层上采用真空热沉积技术制备所述合金薄膜。优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，在合金纳米颗粒表面采用真空热蒸发工艺或湿法工艺依次制备所述太阳能功能层和所述顶部电极层。经由上述的技术方案可知，本专利技术公开了一种有机太阳能电池加工方法，其包括步骤：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；并在该模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；采用有机溶剂将合金薄膜电极层的模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；在合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，其中，有机太阳能功能层具有吸收光的作用。通过在沉积合金薄膜前布置模块小球，可使合金材料填充在相邻的模块小球之间，当剥离模块小球后得到的合金颗粒的相对面为弧形面的三角形结构，在实际中可根据模块小球的尺寸不同得到不同大小的合金颗粒，因此采用本专利技术技术，可以制备表面等离激元共振峰更宽、波长更长的金属纳米颗粒，从而在更宽的波长范围内提高有机太阳能电池的吸收，更大程度的提高了有机太阳能电池的光电转化效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的有机太阳能电池加工方法的流程图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种有机太阳能电池的加工方法，以提高有机太阳能电池的光电效率。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术公开了一种有机太阳能电池加工方法，其包括以下步骤：步骤S1：底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层。具体的实施例中该底部电极层包括基板和基板表面的电极层，其中，基板作为整个电池的基础，支撑其他结构的设置。电极层为太阳能实现电能转化的重要部件。步骤S2：在模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到具有合金薄膜电极层。步骤S3：采用有机溶剂将合金薄膜电极层的模块小球剥离，获得合金纳米颗粒。利用物质的相似相溶的性质将模块小球从合金薄膜电机层中分离出来，这样剩余的合金层形成合金纳米颗粒，并且合金纳米颗粒的形状的侧面与模块小球的外表面相对，即形成类似三角形的合金纳米颗粒。步骤S4：在合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池。其中，有机太阳能功能层具有吸收光的作用。通过在沉积合金薄膜前布置模块小球，可使合金材料填充在相邻的模块小球之间，当剥离模块小球后得到的合金颗粒的外型为相对面为弧形面的三角形结构，在实际中可根据模块小球的尺寸不同得到不同大小的合金颗粒，因此采用本专利技术技术，可以制备表面等离激元共振峰更宽、波长更长的金属纳米颗粒，从而在更宽的波长范围内提高有机太阳能电池的吸收，更大程度的提高器件的光电转化效率。优选地，上述的基板可为玻璃、硅片或塑料片，本申请中并不仅限于上述材料，在实际中也可采用其他材料的结构作为基板，但是，由于需要溶剂有机物，因此，尽量避免采用能够被有机物溶剂溶解的材料。电极层和顶部电极层可以为金属、合金、半导体氧化物、导电聚合物等，如Al、Ca、Mg：Ag、Au、氧化铟锡、氧化铟钒、氟掺杂氧化铟、碳颗粒；合金纳米颗粒3材料可以是Au：Ag、Au：Cu、Au：Al、Ag：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机太阳能电池加工方法，其特征在于，包括步骤：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm‑1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；在具有所述模块小球的所述模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；采用有机溶剂将所述合金薄膜电极层的所述模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；在所述合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池，所述有机太阳能功能层具有吸收光的作用。

【技术特征摘要】
1.一种有机太阳能电池加工方法，其特征在于，包括步骤：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；在具有所述模块小球的所述模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；采用有机溶剂将所述合金薄膜电极层的所述模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；在所述合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池，所述有机太阳能功能层具有吸收光的作用。2.根据权利要求1所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述底部电极层包括基板和所述基板上的电极层。3.根据权利要求2所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述基板为玻璃、硅片或塑料片。4.根据权利要求3所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述电极层和所述顶部电极层的材料均为金属、合金、半导体氧化物或导电聚合物。5.根据权利要求4所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述基板为玻璃，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏子生，晋芳铭，高远，初蓓，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22