本发明专利技术涉及一种以Ｃｒ２Ｏ３为空穴传输层的有机光伏电池，包括透明导电的衬底、空穴传输层、有机活性层和金属电极，所述空穴传输层是以磁控溅射的方法沉积在透明导电衬底上的Ｃｒ２Ｏ３薄膜。其制备方法包括：（１）清洗透明导电的衬底并烘干；（２）用磁控溅射方法在透明导电衬底上沉积Ｃｒ２Ｏ３薄膜；在空气中或在惰性气体保护下，在Ｃｒ２Ｏ３薄膜上甩上有机活性层；（３）电极的制备：在有机活性层表面蒸发金属电极，通过惰性气体保护下后退火。本发明专利技术用磁控溅射方法制备透明Ｃｒ２Ｏ３薄膜成本低廉、工艺简单、易于大面积生产，相对于传统的空穴传输层（如ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ），不存在对ＩＴＯ的腐蚀性问题，热稳定性好。本发明专利技术的薄膜太阳能电池的能量转换效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型的基于三氧化二铬作为空穴传输层的有机太阳能电池及其制备方法，既属于薄膜材料与器件领域，也属于新能源材料领域。
技术介绍
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。目 前，太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及 公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很 贵的输电线路。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际 社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行"阳光计划"，开发太阳能资源，寻求经济 发展的新动力。太阳能电池是解决这一问题的方法之一。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。由于硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难。 多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于 有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供 廉价电能具有重要意义。 目前，国内外研究学者认为，有机聚合物应用于太阳能电池中较为理想的结构 是 IT0导电玻璃/Poly (3， 4-ethylenedioxythiophene) :poly (styrenesulfonate) (PED0T:PSS)/po1y(3-hexy1thiophene) :-phenyl C61 butyric acid methylester(P3HT:PCBM)/Al 其中ITO是掺锡的氧化铟，作为电池的阳极。PEDOT:PSS作为空穴传输层，呈酸 性。由P3HT(聚3-己基噻吩)组成的网构成电子施主，由PCBM(C60衍生物)组成的网构 成了电子受体和电子传输层，P3HT和PCBM组成的混合溶液作为光敏层。Al是阴极。 由于PEDOT:PSS是酸性的水溶液，对ITO有腐蚀作用，影响电池的使用寿命。因此 研究人员想到了用透明的无机氧化物导电薄膜来替代PEDOT:PSS，来提高太阳能的使用寿 命。目前，用Ni0，Mo03替代PED0T:PSS作为空穴传输层有机太阳能电池曾经有过报道。其 中，在美国科学院院刊上报道(Michael D. Irwin， D. Bruce Buchholz， Alexander, p-Type semiconducting nickeloxide as an efficiency—enhancing anode interfacial layer in polymerbulk-hetero junction solar cells, PNAS， 2008， 105 :2783-2787):用Ni0替代 PED0T:PSS作为空穴传输层，其效率最高达5. 16%。其制备方法为PLD(脉冲激光层积)，优 点是成膜质量好，但溅射时衬底的温度高，不能大面积成膜，限定了其实用范围，因此成本比较高。
技术实现思路
针对上述PED0T:PSS对ITO有腐蚀作用的现状，本专利技术所要解决的问题是提供一 种以Cr203为空穴传输层的有机光伏电池及其制备方法，得到的光伏电池成本低廉、稳定、 耐腐蚀性较好，易于大面积生产。 本专利技术提供的技术方案是一种以Cr203为空穴传输层的有机光伏电池，包括透明 导电的衬底、空穴传输层、有机活性层和金属电极，所述空穴传输层是以磁控溅射的方法沉 积在透明导电衬底上的Cr203薄膜。 所述透明导电的衬底为ITO导电玻璃或透明柔性塑料、FT0导电玻璃或透明柔性 塑料、AZO导电玻璃或透明柔性塑料、或ITAZO导电玻璃或透明柔性塑料。 所述有机活性层为P3HT:PCBM(由聚3_己基噻吩和C60衍生物组成的混合溶液作 为光敏层)。 上述金属电极为Al电极或Ag电极。 本专利技术还提供了上述以Cr203为空穴传输层的有机光伏电池的制备方法，包括 (1)清洗透明导电的衬底并烘干； (2)用磁控溅射方法在透明导电衬底上沉积0203薄膜；在空气中或在惰性气体保 护下，在Cr203薄膜上甩上有机活性层； (3)电极的制备在有机活性层表面蒸发金属电极，通过惰性气体保护下后退火 (120-150。C下烘烤5-10min)。 上述用磁控溅射方法沉积Cr203薄膜的条件为 (1)本底真空度1 X lO—4 3 X 10—3Pa ; (2)工作气压0. 5 5. OPa ; (3)溅射功率是80 140W ; (4)溅射时衬底温度是30 400°C ; (5)溅射02/(Ar+02)流量比是20-80% ; (6)溅射时间为1 20分钟。 本专利技术用磁控溅射方法制备透明0203薄膜成本低廉、工艺简单、易于大面积生 产，相对于传统的空穴传输层(如PEDOT:PSS)，不存在对ITO的腐蚀性问题，热稳定性好。 本专利技术的薄膜太阳能电池的能量转换效率高。附图说明 附图1为以Cr203薄膜作为空穴传输层的有机太阳能电池结构示意图；l-透明玻 璃或柔性衬底，2-阳极导电膜，3-Cr203薄膜，4-P3HT:PCBM体异质结光活性层，5-铝电极 (或银电极)； 附图2为以Cr203薄膜作为空穴传输层的有机太阳能电池J_V曲线。 具体实施例方式本专利技术以Cr203为空穴传输层的有机光伏电池可采用下述步骤制备 1耙材的制备 将纯度为99. 99%金属铬块切割成厚度为2毫米圆靶材。 2衬底处理 试验中采用的基片是导电玻璃(ITO导电玻璃或透明柔性塑料、FTO导电玻璃或 透明柔性塑料、AZO导电玻璃或透明柔性塑料、或ITAZO导电玻璃或透明柔性塑料，为市 售产品或公知技术)(参考文献1. Guojia Fang， Dejie Li， et al. ， Fabrication and characterization of ZA0 thin films prepared by DC magnetronsputtering with a highly conductive ceramic target, J. Crystal Growth,2003，247 (3-4) :393-400; 2. Nanhai S皿，Guojia Fang， Qiao Zheng， Mingj皿Wang， Nishuang Liu， Wei Liu and Xingzhong Zhao， Transparent conductingITAZO anode films grown by a composite target RF magnetron sputtering at roomtemperature for organic solar cells, Semiconductor Science & Technology, 24 (2009) 085025)，在试验前应首先对基片进行清 洗。首先将导电玻璃片切成合适的形状大小，用清洁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］为空穴传输层的有机光伏电池，包括氧化物透明导电衬底、空穴传输层、有机活性层和金属电极，其特征是：所述空穴传输层是以磁控溅射的方法沉积在透明导电衬底上的Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］透明薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：方国家，秦平力，孙南海，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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