本发明专利技术属于电化学领域，其公开了一种倒置型聚合物太阳能电池，该电池为层状结构，该层状结构依次为：衬底、阴极层、电子缓冲层、活性层、空穴缓冲层、保护层、阳极层。本发明专利技术的倒置型聚合物太阳能电池，采用阴极层和阳极层倒置结构，使光不经玻璃一侧而从顶端一侧入射，避免玻璃对光的吸收和反射，而阴极层制备在玻璃衬底上，并没有暴露在空气中，这种方法提高了电池的稳定性；同时，本发明专利技术在制备完有机层之后，先制备一层保护层保护有机层，使有机层不会受到溅射工艺的影响，最终提高电池的稳定性和能量转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学领域，尤其涉及。
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。目前常用的结构为IT0阳极/空穴缓冲层/活性层/电子缓冲层/阴极。这种结构由于阴极一般采用低功函的活泼金属；因此，容易与大气中的氧气发生反应，不利于电池的稳定性，给应用带来了很大的制约。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种稳定性好、能量转换率高的倒置型聚合物太阳能电池。本专利技术的技术方案如下一种倒置型聚合物太阳能电池，该电池为层状结构，且该层状结构依次为衬底、阴极层、电子缓冲层、活性层、空穴缓冲层、保护层、阳极层，即该电池的结构为衬底/阴极层/电子缓冲层/活性层/空穴缓冲层/保护层/阳极层。该倒置型聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下，所述阴极层的材料选用铝(Al)、银(Ag)、钙(Ca)、金(Au)或钼(Pt)中的任一种；所述电子缓冲层的材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、氮化铯(CsN3)或氟化铯(CsF)中的任一种；所述活性层的材料为聚3-己基噻吩(P3HT)、聚(MDMO-PPV)或聚(MEH-PPV)分别与富勒烯丁酸甲酯衍生物(PCBM)混合后形成混合物中的任一种；即P3HT PCBM、MDMO-PPV PCBM 或者 MEH-PPV PCBM 混合物中的任一种；所述空穴缓冲层的材料为聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯磺酸钠(PSS)的混合物； 所述保护层的材料为三氧化钥(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)、并五苯、聚三己基噻吩(P3HT)或聚3，4_ 二氧乙基噻吩(PEDOT)中的任一种，该保护层厚度为10_60nm ;所述阳极层的材料为氧化铟锡(ITO);所述衬底为玻璃。本专利技术的另一目的在于提供上述倒置型聚合物太阳能电池的制备方法，其工艺步骤如下SI、先将衬底(如，玻璃)基底依次在洗洁精、去离子水、丙酮、乙醇、异丙醇中超声清洗5-15min，去除表面的有机污染物；S2、采用蒸镀技术，在洗净干燥的衬底表面蒸镀厚度为80-200nm的阴极层，在阴极层表面蒸镀厚度为0. 5-10nm的电子缓冲层；S3、在电子缓冲层表面旋涂厚度为80-300n的活性层，在活性层表面旋涂厚度为20-60nm的空穴缓冲层；S4、在空穴缓冲层表面蒸镀厚度为10_50nm的保护层。S5、最后，采用溅射工艺，在保护层表面溅镀厚度为100_200nm的阳极层；完后，得到倒置型聚合物太阳能电池。本专利技术的倒置型聚合物太阳能电池，采用阴极层和阳极层倒置结构，使光不经玻璃一侧而从顶端一侧入射，避免玻璃对光的吸收和反射，而阴极层制备在玻璃衬底上，并没有暴露在空气中，这种方法提高了电池的稳定性；本专利技术在制备完有机层之后，先制备一层保护层保护有机层，使有机层不会受到溅射工艺的影响，最终提高电池的稳定性和能量转换效率。附图说明图I为本专利技术倒置型聚合物太阳能电池结构示意图；图2为本专利技术倒置型聚合物太阳能电池的制备工艺流程图；图3为实施例I的倒置型聚合物太阳能电池玻璃/Al/LiF/P3HT PCBM/PEDOT PSS/Mo03/IT0 与对比电池玻璃/IT0/PED0T 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提供的一种倒置型聚合物太阳能电池，如图I所示，该电池为层状结构，且该层状结构依次为衬底11、阴极层12、电子缓冲层13、活性层14、空穴缓冲层15、保护层16、阳极层17，即该电池的结构依次为衬底11/阴极层12/电子缓冲层13/活性层14/空穴缓冲层15/保护层16/阳极层17。该倒置型聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下，所述阴极层的材料选用铝(Al)、银(Ag)、钙(Ca)、金(Au)或钼(Pt)中的任一种；所述电子缓冲层的材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、氮化铯(CsN3)或氟化铯(CsF)中的任一种；所述活性层的材料为聚3-己基噻吩(P3HT)、聚(MDMO-PPV)或聚(MEH-PPV)分别与富勒烯丁酸甲酯衍生物(PCBM)混合后形成混合物中的任一种；即P3HT PCBM、MDMO-PPV PCBM 或者 MEH-PPV PCBM 混合物中的任一种； 所述空穴缓冲层的材料为聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯磺酸钠(PSS)的混合物；所述保护层的材料为三氧化钥(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)、并五苯、聚三己基噻吩(P3HT)或聚3，4_ 二氧乙基噻吩(PEDOT)中的任一种，该保护层厚度为10_60nm ;所述阳极层的材料为氧化铟锡(ITO);所述衬底为玻璃。本专利技术提供上述倒置型聚合物太阳能电池的制备方法，如图2所示，其工艺步骤如下SI、先将衬底(如，玻璃)基底依次在洗洁精、去离子水、丙酮、乙醇、异丙醇中超声清洗5-15min，去除表面的有机污染物；S2、采用蒸镀技术，在洗净干燥的衬底表面蒸镀厚度为80_200nm的阴极层，在阴极层表面蒸镀厚度为0. 5-10nm的电子缓冲层；S3、在电子缓冲层表面旋涂厚度为80-300n的活性层，在活性层表面旋涂厚度为20-60nm的空穴缓冲层；S4、在空穴缓冲层表面蒸镀厚度为10_50nm的保护层；S5、最后，采用溅射工艺，在保护层表面溅镀厚度为100_200nm的阳极层；完后，得到倒置型聚合物太阳能电池。上述制备方法的步骤S3中，活性层体系为溶液体系，其溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯或氯仿中的一种或两种混合溶剂。每种体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种倒置型聚合物太阳能电池，该电池为层状结构，其特征在于，该层状结构依次为：衬底、阴极层、电子缓冲层、活性层、空穴缓冲层、保护层、阳极层。
【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，陈吉星，
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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