本发明专利技术提供一种共轭聚合物薄膜太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。解决已有技术的倒置共轭聚合物薄膜太阳能电池能量转换效率低的问题。该太阳能电池包括依次连接的衬底、阴极层、阴极界面缓冲层、共轭聚合物和富勒烯的衍生物的共混物构成的光敏层、阳极界面缓冲层和阳极层，所述的阴极界面缓冲层为三氧化钼-铝的复合物。通过控制MoO3-Al界面层中铝的质量分数，同使用MoO3做阴极界面缓冲层的器件相比，使用共蒸镀的MoO3-Al做阴极界面缓冲层的器件开路电压由0.07伏特增加到0.89伏特，提高了11.71倍；能量转化效率由0.15％增大到6.28％，提高了40.87倍。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及。
技术介绍
利用共轭聚合物作为电子给体、富勒烯衍生物作为电子受体的聚合物薄膜太阳能电池具有成本低、柔性好、质量轻以及可溶液加工等优点，成为近年来该领域的研究热点。1995年，G. Yu等人第一次提出由共轭聚合物和福勒烯衍生物组成的互穿网络结构的体异质结太阳能电池由于激子分离效率高受到广泛关注。在过去的十年里，人们通过改进聚合物给体材料分子结构、控制活化层形貌以及引进新型界面层材料使得共轭聚合物薄膜太阳能电池的能量转化效率有了较大提高。然而传统的正置太阳能电池结构的稳定性比较低，其主要限制因素有作为阳极缓冲层的聚(3，4_环二氧乙基噻吩)聚苯乙烯磺酸盐 (PED0T:PSS)具有酸性，腐蚀铟锡氧化物(ITO)阳极；作为阴极缓冲层的钙(Ca)或钡(Be) 具有较低的功函数容易被氧化。倒置结构太阳能电池由于避免使用PED0T:PSS阳极缓冲层和Ca或Be阴极缓冲层可以有效提高太阳能电池的稳定性。目前国际上大多使用氧化锌作为阴极界面层(Appl. Phys. Lett. 89，143517,2006)构造倒置共轭聚合物薄膜太阳能电池， 然而氧化锌阴极界面层材料的功函数不能与电子受体的最低电子占据轨道(LUMO)能级匹配，产生较大的电子输出势垒，使得短路电流密度(Jsc)和开路电压(U损失，导致较小的能量转化效率。
技术实现思路
为了解决已有技术的倒置共轭聚合物薄膜太阳能电池能量转换效率低的问题，本专利技术提供了。一种共轭聚合物薄膜太阳能电池，包括依次连接的衬底、阴极层、阴极界面缓冲层、共轭聚合物和富勒烯的衍生物组成的共混物构成的光敏层、阳极界面缓冲层和阳极层， 所述的阴极界面缓冲层为三氧化钥-铝的复合物。所述的三氧化钥-铝的复合物中铝的质量百分数为25% -83%，优选为 50% -71%，最优选为55%。所述的共轭聚合物为聚，富勒烯的衍生物为_苯基C71 丁酸甲酯，所述的聚(PCDTBT)和_苯基C71 丁酸甲酯(PC7tlBM)质量比为 I : O. 5-1 : 8，优选为 I : 4。所述的衬底为玻璃或柔性衬底，所述的阴极层为铟锡氧化物(ITO)，所述的阳极界面缓冲层为MoO3，所述的阳极层为金属铝或银。一种共轭聚合物薄膜太阳能电池的制备方法，包括如下步骤(I)在衬底上形成阴极层；(2)在上述阴极层上蒸镀三氧化钥-铝的复合物，形成阴极界面缓冲层；(3)在上述阴极界面缓冲层上涂上共轭聚合物和富勒烯的衍生物组成的共混物， 形成光敏层；(4)在上述光敏层上依次蒸镀阳极界面缓冲层和阳极层，得到共轭聚合物薄膜太阳能电池。所述的阴极界面缓冲层为三氧化钥-铝的复合物，其中铝的质量百分数为 25% -83%。所述的阴极界面缓冲层三氧化钥-铝的厚度为3-50纳米，优选为10纳米。有益效果本专利技术一种共轭聚合物薄膜太阳能电池是通过在铟锡氧化物(ITO)阴极表面引入共蒸镀的三氧化钥-铝(MoO3-Al)作为阴极界面缓冲层，通过控制MoO3-Al界面层中铝的质量分数(在25%-83%范围内)可以有效的调节阴极界面缓冲层功函数，使得该阴极界面缓冲层与电子受体功函数匹配，形成欧姆接触，减小了电子输出势垒，进而提高了电池的短路电流、开路电压、填充因子和能量转换效率。实验结果表明同使用MoO3做阴极界面缓冲层的器件相比，使用共蒸镀的MoO3-Al做阴极界面缓冲层的器件开路电压由 O. 07伏特增加到O. 89伏特，提高了 11. 71倍；短路电流由6. 48毫安/平方厘米增大到10. 7 毫安/平方厘米，提高了 O. 65倍；填充因子由O. 25增大到O. 66，提高了 I. 64倍；能量转化效率由O. 15%增大到6. 28%，提高了 40. 87倍；同时用氧化铝(Al2O3)作阴极界面缓冲层的器件相比，使用共蒸镀的MoO3-Al做阴极界面缓冲层的器件开路电压由O. 61伏特增加到O.89伏特，提高了 O. 46倍；填充因子由O. 5增加到O. 66，提高了 O. 32倍；能量转化效率由3.24%增大到6. 28%，提高了 O. 94倍。附图说明图I本专利技术共轭聚合物薄膜太阳能电池结构示意图；图中1、衬底，2、阴极层，3、阴极界面缓冲层，4、光敏层，5、阳极界面缓冲层，6、阳极层。图2是本专利技术实施例1-6和对比例1-2在强度为100毫瓦/平方厘米的AMI. 5G 模拟太阳光下测试的电流-电压特性曲线图，其中，曲线I是对比例I在强度为100 测试的电流-电压特性曲线毫瓦/平方厘米的AM I. 5G模拟太阳光下曲线2是对比例2在强度为100毫瓦电流-电压特性曲线图；曲线3是实施例I在强度为100毫瓦电流-电压特性曲线图；曲线4是实施例2在强度为100毫瓦电流-电压特性曲线图；曲线5是实施例3在强度为100毫瓦电流-电压特性曲线图；曲线6是实施例4在强度为100毫瓦平方厘米的AM I. 平方厘米的AM I. 平方厘米的AM I. 平方厘米的AM I. 平方厘米的AM I.5G模拟太阳光下测试的 5G模拟太阳光下测试的 5G模拟太阳光下测试的 5G模拟太阳光下测试的 5G模拟太阳光下测试的电流-电压特性曲线图；曲线7是实施例5在强度为100毫瓦/平方厘米的AM I. 5G模拟太阳光下测试的电流-电压特性曲线图；曲线8是实施例6在强度为100毫瓦/平方厘米的AM I. 5G模拟太阳光下测试的电流-电压特性曲线图。具体实施例方式本专利技术公开一种共轭聚合物薄膜太阳能电池，如附图I所示，包括依次连接的衬底I、阴极层2、阴极界面缓冲层3、共轭聚合物和富勒烯的衍生物的共混物构成的光敏层4、 阳极界面缓冲层5和阳极层6。所述的阴极界面缓冲层3为三氧化钥-铝的复合物，这种复合物的制备过程为将少量的三氧化钥粉末(Sigma-Aldrich公司购得，纯度为99. 5%,)装入钽舟中，固定在真空蒸镀台中的一个蒸发源上，关上相对应的下挡板，将金属铝丝(北京翠柏林有色金属技术开发中心购得，纯度为99. 9999% )剪成小段放入钨丝中，固定在另一个蒸发源上，关上相对应的下挡板，抽蒸空，待真空度达到l.OXlO—4帕后，开始蒸镀，使用石英晶振膜厚监控仪分别调节三氧化钥和铝丝的蒸发速度，三氧化钥的蒸发速度控制在O. lnm/s，铝的蒸发速度控制在O. 025nm/s-0. 5nm/s，得到三氧化钥-铝的复合物。三氧化钥和铝的质量百分数以 100%计，其中铝的质量百分数为25% -83%，优选为50% -71 %，最优选为55%。所述的共轭聚合物为聚，富勒烯的衍生物为_苯基C71 丁酸甲酯，所述的聚(PCDTBT)和_苯基C71 丁酸甲酯(PC7tlBM)质量比为I : O. 5-8，优选为I : 4。所述的衬底I为玻璃或柔性衬底，所述的阴极层2为铟锡氧化物(ITO)，所述的阳极界面缓冲层5为MoO3，所述的阳极层6为金属铝或银。所述的ITO阴极层的厚度为40-800纳米，优选为120纳米；阴极界面缓冲层 MoO3-Al厚度为3-50纳米，优选为10纳米；光敏层的厚度为50-200纳米，优选为70纳米； 阳极界面缓冲层MoO3的厚度为1-60纳米，优选为6纳米，阳极Al或Ag的厚度为70-200纳米，优选为80纳米。本专利技术还提供一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢志元，刘剑，吴江，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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