本发明专利技术属于电化学领域，其公开了一种p型掺杂聚合物太阳能电池，该电池为层状结构，该层状结构依次为：阳极基底、p型掺杂层、活性层、电子缓冲层、阴极层。本发明专利技术的p型掺杂聚合物太阳能电池，通过用中性的p型掺杂材料作为空穴缓冲层，可以提高空穴注入效率；同时，也有效的避免了空穴缓冲层对阳极的腐蚀，并可更精确的控制膜厚，降低成本的同时，达到了提高太阳能电池稳定性和能量转换效率的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学领域，尤其涉及一种P型掺杂聚合物太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性质,制造出了第一个具有真正意义 上的太阳能电池，但是当时的光电转换效率极低(10_3% )。紧接着，Glenis等制作了各种聚噻吩的太阳能电池，当时都面临的问题是极低的开路电压和光电转换效率。直到1986年，C. ff. Tang等首次将p型半导体和n型半导体引入到双层结构的器件中，才使得光电流得到了极大程度的提高，从此以该工作为里程碑，有机P型掺杂聚合物太阳能电池蓬勃发展起来。1992年Sariciftci 等发现2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1，4_苯乙(MEH-PPV)与复合体系中存在快速光诱导电子转移现象，引起了人们的极大兴趣，而在1995年，Yu等用MEH-PPV与C60衍生物PCBM混合作为活性层制备了有机聚合物体异质结太阳能电池。器件在20mW/cm2 430nm的单色光照射下，能量转换效率为2. 9%。这是首个基于聚合物材料与PCBM受体制备的本体异质结太阳能电池，并提出了复合膜中互穿网络结构的概念。至此，本体异质结结构在p型掺杂聚合物太阳能电池中的应用得到了迅速的发展。这种结构也成为目前人们普遍采用的有机P型掺杂聚合物太阳能电池结构。聚合物太阳能电池的工作原理主要分为四部分(I)光激发和激子的形成；(2)激子的扩散；⑶激子的分裂；⑷电荷的传输和收集。首先，共轭聚合物在入射光照射下吸收光子，电子从聚合物最高占有轨道(HOMO)跃迁到最低空轨道(LUMO)，形成激子，激子在内建电场的作用下扩散到给体/受体界面处分离成自由移动的电子和空穴，然后电子在受体相中传递并被阴极收集，空穴则通过给体相并被阳极收集，从而产生光电流，这就形成了一个有效的光电转换过程。其中，电荷的传输和收集是直接影响到最后电池的光电转换效率的，电荷的收集主要通过从活性层的电子和空穴注入到电极中来实现的，而缓冲层就起到了很重要的作用，由于电子缓冲层一般是金属化合物(如LiF)，容易造成电极与活性层之间的能带弯曲，使电子注入势垒降低，容易提高电子注入效率，而空穴缓冲层一般采用聚3，4_乙基二氧噻吩(PEDOT)与聚苯磺酸盐(PSS)的水溶液，这是一种呈酸性的物质，而由于聚合物太阳能电池一般是用金属半导体(如IT0)作为阳极，再在其上旋涂PEDOT溶液，因此，酸性的溶液容易对ITO进行腐蚀，不利于太阳能电池的稳定，破坏阳极，另外，PEDOT的制备工艺复杂，成本较高，制约了日后的商业化发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种稳定性好、能量转换率高，且制备工艺简单、成本低廉的P型掺杂聚合物太阳能电池。本专利技术的技术方案如下一种p型掺杂聚合物太阳能电池，该电池为层状结构，且该层状结构依次为阳极基底、P型掺杂层、活性层、电子缓冲层、阴极层，即该电池的结构依次为阳极基底/P型掺杂层/活性层/电子缓冲层/阴 极层。该p型掺杂聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下，导电阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺铟氧化锌玻璃(IZO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)或掺铝氧化锌玻璃(AZO)中的任一种；所述P型掺杂层的材料为2，3，5，6，-四氟_7，7'，8，8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)掺杂到4，4'，4 "-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m_MTDATA)、4，4'，4"-三(N，N-二苯基-氨基)三苯胺(NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-I-取代)_N_苯基氨基)三苯胺(IT-NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-2-取代)-N-苯基氨基)三苯胺(2T-NATA)、酞菁铜(CuPc)、N，N，_(1_ 萘基)_N，N’ - 二苯基 _4，4’ -联苯二胺(NPB)或 1，I- 二 苯基]环己烷(TAPC)中的任一种所组成的掺杂混合物；活性层的材料为聚3-己基噻吩(P3HT)、聚(MDMO-PPV)或聚(MEH-PPV)分别与C6tl(即60个碳原子的有机物)衍生物(PCBM)混合后形成体混合物中的任一种；即P3HT PCBM、MDMO-PPV PCBM或者MEH-PPV PCBM混合物中的任一种；其中，P3HT PCBM 混合物中，P3HT PCBM 的质量比为 I 0.8-1 I, MDMO-PPV PCBM或者MEH-PPV PCBM混合物中，MDMO-PPV PCBM或者MEH-PPV PCB的质量比均为1:1-1:4;电子缓冲层的材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2C03)、碳酸铯(Cs2C03)、氮化铯(CsN3)或氟化铯(CsF)中的任一种；阴极层的材料为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或钼(Pt)中的任一种金属。本专利技术的另一目的在于提供上述p型掺杂聚合物太阳能电池的制备方法，其工艺步骤如下SI、将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗，去除表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，然后在功率为10-50W下氧等离子处理时间为5-15min，或者UV-臭氧处理5_20min ；S2、在阳极基底的阳极表面厚度为5_80nm的蒸镀p型掺杂层；S3、在p型掺杂层表面旋涂厚度为80-300nm的活性层，随后干燥；S4、活性层表面蒸镀厚度为0. 5-10nm的电子缓冲层；接着在电子缓冲层表面蒸镀厚度为80-300nm的阴极层；工艺步骤完成后，制得所述P型掺杂聚合物太阳能电池。本专利技术的p型掺杂聚合物太阳能电池，通过用中性的p型掺杂材料作为空穴缓冲层，更有利于空穴的注入，提高空穴注入效率；同时，也有效的避免了空穴缓冲层对阳极的腐蚀，并可更精确的控制膜厚，降低成本的同时，达到了提高太阳能电池稳定性和能量转换效率的目的。附图说明图I为本专利技术p型掺杂聚合物太阳能电池结构示意图；图2为本专利技术p型掺杂聚合物太阳能电池的制备工艺流程图；图3为实施例I的p型掺杂聚合物太阳能电池IT0基底/F4-TCNQ IT-NATA/P3HT PCBM/LiF/Al 与 对比例电池ITO 基底/PEDOT PSS/P3HT PCBM/LiF/Al 的电流密度与电压关系图；其中，曲线I为实施例I的曲线，曲线2为对比例的曲线。具体实施例方式本专利技术的一种p型掺杂聚合物太阳能电池，如图I所示，该电池为层状结构，且该层状结构依次为阳极基底11、P型掺杂层12、活性层13、电子缓冲层14、阴极层15，即该电池的结构依次为阳极基底11/P型掺杂层12/活性层13/电子缓冲层14/阴极层15。 该p型掺杂聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下，导电阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺铟的氧化锌玻璃(IZO)、掺氟的氧化锡玻璃(FTO)或掺铝的氧化锌玻璃(AZO)中的任一种；所述p型掺杂层的材料为2，3，5，6，-四氟_7，7'，8，8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)掺杂到4，4 '，4 "-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m_MTDATA)、4，4'，4"-三(N，N-二苯基-氨基)三苯胺(NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-I-取代)-N-苯基氨基)三苯胺(IT-NATA)、4，4'，4"-三(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种p型掺杂聚合物太阳能电池，该电池为层状结构，其特征在于，该层状结构依次为：阳极基底、p型掺杂层、活性层、电子缓冲层、阴极层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，王平，黄辉，冯小明，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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