一种薄膜太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜太阳能电池的制备方法，该薄膜太阳能电池的一个或多个结构单元用刷写制造获得，所述结构单元为阴极层、空穴阻挡层、光活性层、电子阻挡层或阳极层；用刷写制造所述结构单元的方法为，用浸润了相应结构单元的溶液的毛刷，在该结构单元的下一层结构单元表面刷写，获得相应的结构单元。本发明专利技术通过毛刷制备薄膜太阳能电池的结构单元，从而简化了现有的制造工艺、提高了制造效率，降低了现有技术液相制备薄膜太阳能电池工艺门槛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏器件制备领域，更具体地，涉及一种薄膜太阳能电池的制备方法。
技术介绍
伴随着人类社会科技的进步，大量的化石能源被消耗，不仅加剧了能源危机，更加重了环境的负担。在这种情况下，越来越多的注意力转向了太阳能，尤其是在当下国家大力倡导新能源的政策之下。有机太阳能电池是一种新兴电池，通过近二十年来在材料合成、器件物理方面的研究，实验室制备的有机太阳能电池光电转换效率已经超过了10％。有机太阳能电池具有可溶液制备、柔性轻质、成本低廉等优点，尤其适合应用于建筑表面在提供能源的同时具有装饰效果(光伏建筑一体化)，同时也可以应用于各种汽车以及衣物等非平整表面。传统的有机太阳能电池采用旋转涂布、刮刀涂布等现代纳米厚度可控薄膜涂布技术制作，但现有技术具有以下缺点：1、上述工艺都需要专门的匀胶设备，高精度的刀刃以及更为复杂的打印设备，从而加重了电池生产的成本；2、旋涂过程中由于离心力的作用，溶液容易损失，而刮涂工艺中多出来的溶液会随着刮刀推出基底，两者都会造成制备原料的浪费；3、上述工艺对基底的要求高，难以在不平整的表面进行涂覆；如匀胶机涂布中，如果基底表面有起伏则会打乱原本的成膜机制从而难以得到需要的薄膜；对于同样广泛应用的刮刀涂布，它则是由刮刀带动液体在基片表面水平移动，通过刮刀和基片之间的间隙来得到薄膜，如果表面不平则会使成膜不均，假如有凸起的话甚至会打坏刀刃。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种薄膜太阳能电池的制备方法，其目的在于对现有的工艺进行简化，由此降低现有技术液相制备薄膜太阳能电池工艺门槛。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种薄膜太阳能电池的制备方法，所述薄膜太阳能电池的结构单元从底层至顶层包括阴极层、光活性层以及阳极层，所述制备方法包括依次从底层至顶层制备获得所述薄膜太阳能电池的全部结构单元，其特征在于，所述薄膜太阳能电池的一个或多个结构单元由刷写制造获得；其中，用用刷写制造获得阴极层的方法为：用毛刷浸润电极层溶液，在基底表面刷写，干燥后获得阴极层；用刷写制造获得光活性层的方法为：用浸润光活性层溶液的毛刷，在所述光活性层的下一层结构单元表面刷写，干燥后获得光活性层；用刷写制造获得阳极层的方法为：用毛刷浸润电极层溶液，在所述阳极层的下一层结构单元表面刷写，干燥后获得阳极层；所述毛刷的刷毛为动物毛或植物纤维。优选地，所述结构单元在阴极层和光活性层之间还包括空穴阻挡层，在所述光活性层和阳极层之间还包括电子阻挡层；用刷写制造获得空穴阻挡层的方法为：用浸润了空穴阻挡层溶液的毛刷，在阴极层表面刷写，干燥后获得空穴阻挡层；用刷写制造获得电子阻挡层的方法为：用浸润了电子阻挡层溶液的毛刷，在光活性层表面刷写，干燥后获得电子阻挡层。作为进一步优选地，所述空穴阻挡层的厚度为1nm～50nm，所述空穴阻挡层溶液的浓度为0.1％～5％，所述空穴阻挡层溶液的溶质为聚醚酰亚胺、聚乙氧基乙烯亚胺、9，9-二辛基芴-9，9-双(N，N-二甲基胺丙基)芴、碱金属氧化物或碳酸盐、氧化锌、氧化钛或乙酰丙酮基盐。作为进一步优选地，所述电子阻挡层的厚度为5nm～30nm，所述电子阻挡层溶液的浓度为0.1％～5％，所述电子阻挡层溶液的溶质为PEDOT:PSS、氧化钼、富勒烯或富勒烯衍生物。优选地，所述刷毛为直径80μm～200μm的动物毛。优选地，所述刷毛的长度为5mm至8cm。优选地，所述毛刷上刷毛的密度为2000根/cm2～10000根/cm2，每个毛刷含有的刷毛的数量为500根～500000根。优选地，所述刷写的速度为1mm/s～20mm/s，刷写时施加的压力为10pa～10000pa。优选地，所述光活性层的厚度为50nm～500nm，所述光活性层溶液的浓度为5mg/ml～50mg/ml，所述光活性层溶液的溶质包括质量比为1:10～10:1的电子给体和电子受体，溶剂为甲苯、氯仿、氯苯、邻二氯苯或三代氯苯。作为进一步优选地，所述电子给体为聚-3己基噻吩，聚{4,8-双[(2-乙基己基)氧基]-苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩-4，6-二基]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜太阳能电池的制备方法，所述薄膜太阳能电池的结构单元从底层至顶层包括阴极层、光活性层以及阳极层，所述制备方法包括依次制备获得所述薄膜太阳能电池的全部结构单元，其特征在于，所述薄膜太阳能电池的一个或多个结构单元由刷写制造获得；其中，用刷写制造获得阴极层的方法为：用毛刷浸润电极层溶液，在基底表面刷写，干燥后获得阴极层；用刷写制造获得光活性层的方法为：用浸润光活性层溶液的毛刷，在所述光活性层的下一层结构单元表面刷写，干燥后获得光活性层；用刷写制造获得阳极层的方法为：用毛刷浸润电极层溶液，在所述阳极层的下一层结构单元表面刷写，干燥后获得阳极层；所述毛刷的刷毛为动物毛或植物纤维。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜太阳能电池的制备方法，所述薄膜太阳能电池的结构单元从底层至顶层包括阴极层、光活性层以及阳极层，所述制备方法包括依次制备获得所述薄膜太阳能电池的全部结构单元，其特征在于，所述薄膜太阳能电池的一个或多个结构单元由刷写制造获得；其中，用刷写制造获得阴极层的方法为：用毛刷浸润电极层溶液，在基底表面刷写，干燥后获得阴极层；用刷写制造获得光活性层的方法为：用浸润光活性层溶液的毛刷，在所述光活性层的下一层结构单元表面刷写，干燥后获得光活性层；用刷写制造获得阳极层的方法为：用毛刷浸润电极层溶液，在所述阳极层的下一层结构单元表面刷写，干燥后获得阳极层；所述毛刷的刷毛为动物毛或植物纤维。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述结构单元在阴极层和光活性层之间还包括空穴阻挡层，在所述光活性层和阳极层之间还包括电子阻挡层；用刷写制造获得空穴阻挡层的方法为：用浸润了空穴阻挡层溶液的毛刷，在阴极层表面刷写，干燥后获得空穴阻挡层；用刷写制造获得电子阻挡层的方法为：用浸润了电子阻挡层溶液的毛刷，在光活性层表面刷写，干燥后获得电子阻挡层。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述空穴阻挡层的厚度为1nm～50nm，所述空穴阻挡层溶液的浓度为0.1％～5％，所述空穴阻挡层溶液的溶质为聚醚酰亚胺、聚乙氧基乙烯亚胺、9，9-二辛基芴-9，9-双(N，N-二甲基胺丙基)芴、碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：周印华，毛霖，熊思醒，覃飞，蒋方圆，蒋友宇，孟伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42