本发明专利技术公开了一种聚合物太阳能电池阳极表面修饰的方法。该方法包括如下步骤：１）在氧化铟锡导电阳极上旋涂聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸溶液，干燥后得到聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸层，然后在聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸层上设置光电活性层；２）将步骤１）处理得到的阳极置于Ｈ２Ｓ、ＨＣｌ和Ｈ２Ｏ的混合气体中，保持１０－２００分钟；所述Ｈ２Ｓ、ＨＣｌ和Ｈ２Ｏ的体积比为１∶（０．０１－０．３）∶（０．００１－０．０１）。利用本发明专利技术所提供的方法修饰ＩＴＯ阳极，可以在导电阳极ＩＴＯ表面形成一层厚度薄且粗糙度低的Ｉｎ２Ｓ３层，该修饰层具有较高的功函数，此方法能够提高聚合物太阳能电池的开路电压，从而提高太阳能电池的光电转化效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
太阳能是人类未来最理想的替代能源，将太阳能转化为电能的太阳能电池是目前 各国研究的一个热点。聚合物太阳能电池具有无机太阳能电池所无法比拟的优点，如价格 低廉、柔性、易于加工、可大面积制备等。常见的聚合物太阳能电池，其结构一般包括阳极、光电活性层、阴极，阳极一般包 括玻璃或柔性基板、阳极导电层ITO和阳极缓冲层PED0T:PSS，阴极一般为金属电极。电极 的功函数是决定电池开路电压的重要因素之一，聚合物太阳能电池的效率、使用寿命都与 电极的功函数有着密切的关系。共轭聚合物聚(3-己基)噻吩(P3HT)和C6tl的复合薄膜有着优异的光电响应性和 载流子传输性能，成为最有前途的聚合物太阳能电池光电活性材料之一，但与其他光电活 性材料如P3HT/-C6tl-苯基丁酸甲酯(PCBM)相比存在着开路电压较低、光电转化效率 不高等缺点。因此需要提供一种简单低成本的阳极表面修饰方法，引入较高功函数的表面 修饰层，改善以P3HT/C6(i为光电活性层的聚合物太阳能电池的开路电压和光电转化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚合物太阳能电池阳极表面修饰的方法。本专利技术所提供的聚合物太阳能电池阳极表面修饰的方法，包括如下步骤1)在氧化铟锡导电阳极上旋涂聚(3，4_亚乙基二氧噻吩)掺杂聚苯乙烯磺酸溶 液，干燥后得到聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)掺杂聚苯乙烯磺酸层，然后在聚(3，4-亚乙基二 氧噻吩)掺杂聚苯乙烯磺酸层上设置光电活性层；2)将步骤1)处理得到的具有光电活性层和聚(3，4_亚乙基二氧噻吩)掺杂聚苯 乙烯磺酸层的氧化铟锡导电阳极置于H2s、HCl和H2O的混合气体中，保持10-200分钟；所 i$H2S、HCl 和 H2O 的体积比为 1 (0.01-0.3) (0.001-0.01)。本专利技术中所述光电活性层具体由聚(3-己基)噻吩和C6tl组成；所述聚(3-己基) 噻吩和C6tl的质量比为1 (0.5-2);所述聚(3-己基)噻吩的结构式如式I所示，其数均分子量为10000-300000Da ； (式I)。所述光电活性层的厚度具体可为20nm-200nm。本专利技术中所述H2S、HC1和H2O的混合气体，可以将H2S、HC1、H20三种气体按照一定 比例混合制备，也可以通过浓盐酸与金属硫化物反应制备，所述金属硫化物是能够与浓盐酸反应生成H2S气体的金属硫化物，如FeS、Na2S、MgS等。按照本专利技术方法处理得到的聚合物太阳能电池的阳极、以及用该阳极制备的聚合 物太阳能电池也属于本专利技术的保护内容。通过本专利技术所提供的方法，可以在导电阳极ITO表面形成一层厚度薄且粗糙度低 的In2S3层，该修饰层具有较高的功函数，此方法能够提高聚合物太阳能电池的开路电压， 从而提高太阳能电池的光电转化效率。本专利技术修饰聚合物太阳能电池阳极的方法具有以下优点1、在旋涂PEDOT PSS层和P3HT/C6(1层后再对氧化铟锡阳极采用混合气体处理进行 表面修饰，在PEDOT PSS和P3HT/C6(1薄膜存在下，In2O3转变为In2S3的反应能够平缓的进 行，使得生成的In2S3层的粗糙度较低(如图3所示)，利于空穴收集和传输；2、阳极表面修饰层In2S3层的厚度可以通过改变混合气体中三种气体的比例和在 混合气体中的处理时间来控制(如表2所示)，方法简单易操作，成本低廉；3、采用本专利技术方法处理过的聚合物太阳能电池，开路电压明显提高，光电转化效 率也相应提高。附图说明图1为本专利技术的太阳能电池结构示意图；其中1为玻璃或柔性基底，2为导电阳 极ΙΤ0，3为阳极修饰层，4为PED0T:PSS层(阳极缓冲层)，5为光电活性层，6为阴极。图2为ITO表面X射线能谱(XPS)图，图中a线为经H2S、HCl、H2O混合气体处理 后的ITO表面的XPS结果，b线为未处理的ITO表面的XPS结果。图3为经H2S、HC1、H2O混合气体处理后的ITO表面的扫描电镜图，其中a为未旋 涂PEDOTPSS和P3HT/C6(1薄膜的ITO表面的扫描电镜图，b为旋涂了 PEDOTPSS和P3HT/C6(1 薄膜的ITO在H2S、HC1、H20混合气体中处理后，用邻二氯苯和水洗去PEDOTPSS和P3HT/C6(1 薄膜后的ITO表面的扫描电镜图。具体实施例方式下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如 无特殊说明，均可从商业途径获得。下述实施例中所使用的3-己基噻吩的聚合物的结构式如式I所示，其数均分子量 为34500Da。购自阿法埃莎公司，产品目录号为44745。 (式I)PED0T:PSS 购自 bayer 公司，产品型号为 Baytron-P 4083。C60购自阿法埃莎公司，产品目录号为42007。实施例1、制备聚合物太阳能电池I及性能检测1、制备聚合物太阳能电池1)制备修饰的阳极4先将氧化铟锡(ITO)上的ITO刻成2mm宽、15mm长的电极，将刻蚀好的具有一定 宽度的细条状ITO导电玻璃清洗干净并烘干，将干净的ITO导电玻璃放置在旋涂机的支架 上，在ITO上旋涂一层聚噻吩衍生物掺杂聚苯乙烯磺酸的水溶液(PED0T:PSS)，干燥后得到 厚度为25nm的PEDOT PSS薄膜；然后在PEDOT PSS薄膜上旋涂P3HT和C6tl的混合溶液，混 合溶液中P3HT和C6tl的质量比为1 1，溶剂为邻二氯苯，得到厚度为SOnm的光电活性层 P3HT/C60。然后将上述样品置于H2S、HCl、H2O的混合气体中，保持10分钟，取出，真空干燥。其中，H2S, HC1、H2O的混合气体是用ZnS与过量浓盐酸反应制备得到的，H2S, HCl 和H2O的体积比为1 0. 1 0.0012。图2为ITO表面X射线能谱(XPS)，图中a线为经H2S、HC1、H20混合气体处理后的 ITO表面的XPS结果，b线为未处理的ITO表面的XPS结果，从图中可以看出，未处理的ITO 表面没有S元素的峰，处理后有S元素的峰出现，表明处理后ITO表面形成了 In2S3。图3为经H2S、HC1、H20混合气体处理后的ITO表面的扫描电镜图，比较a图和b图 可以看出PEDOTPSS和P3HT/C6(1薄膜存在时，In2O3转变为In2S3的反应能够平缓的进行，使 得生成的In2S3层的粗糙度较低。2)制备阴极电极(铝电极)将上述制备的样品放入真空镀膜机，蒸镀铝电极，铝电极的厚度为lOOnm。最后得到有效面积为0. 04cm2，结构为 IT0/PED0T PSS (25nm) /P3HT C60 (80nm) / Al (IOOnm)的聚合物太阳能电池。得到结构为IT0/PED0T:PSS(25nm)/P3HT:C6tl(80nm)/Al的聚合物太阳能电池，如 图1所示。2、性能测试采用的模拟太阳光光源为Oriel模拟器，型号为91192，以得到相当于AM 1. 5的 辐射条件(lOOmW/cm2)，采用经过标定的硅标准太阳能电池进行校准。电池性能测试是在室 温(25°C )下空气中进行，电池有效面积为0. 04cm2。采用Keithley 236源测量单元记录 电流-电压曲线。经过计算，得到电池的光电转化效率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物太阳能电池阳极表面修饰的方法，包括如下步骤：１）在氧化铟锡导电阳极上旋涂聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸溶液，干燥后得到聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸层，然后在聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸层上设置光电活性层；２）将步骤１）处理得到的具有光电活性层和聚（３，４－亚乙基二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸层的氧化铟锡导电阳极置于Ｈ↓［２］Ｓ、ＨＣｌ和Ｈ↓［２］Ｏ的混合气体中，保持１０－２００分钟；所述Ｈ↓［２］Ｓ、ＨＣｌ和Ｈ↓［２］Ｏ的体积比为１∶（０．０１－０．３）∶（０．００１－０．０１）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞刚，刘伟丽，王文，黄勇，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11
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