本发明专利技术公开了一种基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法。它将氧化镍块体靶材和透明导电基底置于射频磁控溅射设备中后，于氩气氛或氩氧混合气氛下进行溅射，得其上覆有氧化镍膜的透明导电基底，接着，先将聚（3-己基噻吩）、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯和氯苯在惰性气氛中混合后搅拌得光敏涂料，再于惰性气氛下将光敏涂料涂敷于其上覆有氧化镍膜的透明导电基底上后，对其进行退火处理，得其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底，之后，先对其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底使用电子束蒸发法于其表面依次蒸镀氟化锂膜和铝膜，再将其置于惰性气氛中完成封装，制得目标产物。它的生产成本低，氧化镍膜的面积大且质量好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能电池的制备方法，尤其是ー种。
技术介绍
目前，开发利用太阳能是解决世界范围内能源危机的有效手段之一，其主要方式有通过光伏效应使太阳能直接转化为电能。实现这一转化过程的硅基太阳能电池已进入了エ业化生产和商业化应用阶段，但由于转化器件的生产成本高、能耗大，会产生重金属污染等缺陷而限制了其应用的进ー步展开。为此，人们为了解决这ー问题，做出了不懈的努力，如中国专利技术专利申请CN 101836307 A于2010年9月15日公布的ー种“p型半导体镍氧化物在体相异质结太阳能电池中作为增效阳极界面层”。该专利技术专利申请文献中提及了ー种由具有ITO镀层的透明基板上依次覆有NiO的p型半导体层、活性有机层、氟化锂层和铝阴极的太阳能电池的制备方法，其中，NiO的p型半导体层的形成是在氧气氛中采用脉冲激光沉积技术实现的。这种太阳能电池的制备方法虽在一定程度上避免了生产硅基太阳能电池的缺陷，却仍存在着大功率脉冲激光器的价格较昂贵，致使生产成本难以降低之不足；以及脉冲激光沉积NiO的p型半导体层吋，由于靶材表面原子汽化后于空间上的分布不均匀，而不能获得大面积的均匀氧化镍膜之欠缺。同吋，靶材汽化后的表面原子能量小于leV，也使形成的氧化镍膜的质量难尽人意。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的不足和欠缺之处，提供一种膜层面积大、生产成本低的。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为:为氧化镍膜、光敏膜、氟化锂膜和铝膜的制作和封装，特别是完成步骤如下:步骤1，先将氧化镍块体靶材和透明导电基底分别置于射频磁控溅射设备真空室内的阴极上和样品台中，其中，氧化镍块体靶材与透明导电基底的间距为8 12cm，再待真空室的真空度< lX10_4Pa后，使真空室处于压强为I 5Pa的氩气氛或氩氧混合气氛下，溅射5 30min，得到其上覆有氧化镍膜的透明导电基底；步骤2，先按照重量比为0.9 1.1:0.7 0.9:98 102的比例，将聚(3-己基噻吩)(P3HT)、-苯基-C61- 丁酸甲酯(PCBM)和氯苯在惰性气氛中混合后，置于55 65°C下搅拌至少12h，得到光敏涂料，再于惰性气氛下将光敏涂料涂敷于其上覆有氧化镍膜的透明导电基底上后，对其进行退火处理，得到其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底；步骤3，先对其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底使用电子束蒸发法于其表面依次蒸镀厚度为0.5 2nm的氟化锂膜和厚度为IOOnm的铝膜，再将其置于惰性气氛中完成封装，制得氧化镍膜厚为5 50nm的基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池。作为的进ー步改进，所述的于透明导电基底上溅射氧化镍膜之前，先将其经丙酮、こ醇和去离子水超声清洗后用氮气吹干；所述的透明导电基底为导电玻璃，或导电薄膜；所述的氩氧混合气氛为体积比为1:0.1 0.5的氩气和氧气的混合气体；所述的磁控溅射时的溅射功率为100 150W ;所述的涂敷为旋涂，旋涂时的转速为500 1500r/min、时间为60s ;所述的退火处理时的温度为80 150°C、时间为5 60min ;所述的蒸镀氟化锂膜和铝膜时的真空度≤I X 10_4Pa，蒸发速率为0.1 Ik/s.相对于现有技术的有益效果是，其一，对制备方法制得的目标产物中的氧化镍膜的断面使用扫描电镜进行表征，由其结果可知，氧化镍膜的结构密实、均匀，其厚度为5 50nm。其ニ，对目标产物中的氧化镍膜分别使用红外-可见光谱仪和椭偏仪进行表征，其结果表明，氧化镍膜的光学带隙约为3.8eV，其对可见光的透过率非常的高，绝大部分的太阳光可经其无衰减地到达光敏膜层。其三，制备方法科学、有效:既由于射频磁控溅射设备中矩形靶磁控溅射技术可实现大面积均匀薄膜的溅射，而制得了具有大面积氧化镍膜的基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池；又因射频磁控溅射的被溅射原子的能量高达几个eV，使其在透明导电基底上的成膜质量非常的好，进而使氧化镍膜的质量得到了极大的提高；还由于射频磁控溅射设备的价廉物美而大大地降低了生产的成本，极利于目标产物的规模化生产和商业化的推广应用；更因射频磁控溅射、光敏涂料制作技术的整合而使目标产物成为了具备化学稳定性和高透光率的高效长寿的半导体薄膜太阳能电池。同时，基于高功函数的阳极虽有利于载流子的收集，却因氧化镍自身的电阻较大，其膜层厚度的増加必将大大地提高电池内部的串联电阻，故于制作较厚的氧化镍膜时，将其置于氩氧混合气氛下进行，可大大地减小太阳能电池内部的串联电阻，提高电池的性能。作为有益效果的进ー步体现，ー是优选于透明导电基底上溅射氧化镍膜之前，先将其经丙酮、こ醇和去离子水超声清洗后用氮气吹干，利于获得与透明导电基底结合紧密的氧化镍膜。ニ是透明导电基底优选为导电玻璃，或导电薄膜，不仅使得透明导电基底的来源较为丰富，还使制备エ艺更易实施且灵活。三是氩氧混合气氛优选为体积比为1:0.1 0.5的！！气和氧气的混合气体,利于在膜层较厚时,优化对其的氧掺杂,从而降低串联电阻。四是磁控溅射时的溅射功率优选为100 150W，利于获得较高品质的氧化镍膜。五是涂敷优选为旋涂，旋涂时的转速优选为500 1500r/min、时间优选为60s，退火处理时的温度优选为80 150°C、时间优选为5 60min，确保了光敏膜的质量。六是蒸镀氟化锂膜和铝膜时的真空度优选为≤ lX10_4Pa，蒸发速率优选为0.1 lA/s，保证了氟化锂膜和铝膜的品质。附图说明下面结合附图对本专利技术的优选方式作进ー步详细的描述。图1是对制备方法制得的目标产物中的氧化镍膜的断面使用扫描电镜(SEM)进行表征的结果之一。SEM图像显示出了氧化镍膜的形貌和厚度。图2是对目标产物中的氧化镍膜使用红外-可见光谱仪进行表征的结果之一。由其可知，氧化镍膜的光学带隙约为3.SeV。图3是对目标产物中的氧化镍膜使用椭偏仪进行折射率和光吸收系数的表征结果之一。由其可看出，氧化镍膜在可见光部分的吸收系数几乎为O。具体实施例方式首先从市场购得或用常规方法制得:丙酮；こ醇；去离子水；氮气；作为透明导电基底的导电玻璃和导电薄膜；氧化镍块体；氩气；体积比为1:0.1 0.5的氩气和氧气的氩氧混合气体。接着，实施例1制备的具体步骤为:步骤1，先将透明导电基底经丙酮、こ醇和去离子水超声清洗后用氮气吹干；其中，透明导电基底为导电薄膜。再将氧化镍块体靶材和透明导电基底分别置于射频磁控溅射设备真空室内的阴极上和样品台中；其中，氧化镍块体靶材与透明导电基底的间距为Scm0待真空室的真空度彡lX10_4Pa后，使真空室处于压强为5Pa的氩气氛下，溅射5min ；其中，溅射功率为150W，得到其上覆有近似于图1所示的氧化镍膜的透明导电基底。步骤2，先按照重量比为0.9:0.9:98的比例，将聚(3-己基噻吩)、-苯基-C61-丁酸甲酯和氯苯在惰性气氛中混合后，置于55°C下搅拌16h，得到光敏涂料。再于惰性气氛下将光敏涂料涂敷于其上覆有氧化镍膜的透明导电基底上后，对其进行退火处理；其中，涂敷为旋涂，旋涂时的转速为500r/min、时间为60s，退火处理时的温度为80°C、时间为60min，得到其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底。步骤3，先对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法，其为氧化镍膜、光敏膜、氟化锂膜和铝膜的制作和封装，其特征在于完成步骤如下：步骤1，先将氧化镍块体靶材和透明导电基底分别置于射频磁控溅射设备真空室内的阴极上和样品台中，其中，氧化镍块体靶材与透明导电基底的间距为8～12cm，再待真空室的真空度≤1×10?4Pa后，使真空室处于压强为1～5Pa的氩气氛或氩氧混合气氛下，溅射5～30min，得到其上覆有氧化镍膜的透明导电基底；步骤2，先按照重量比为0.9～1.1：0.7～0.9：98～102的比例，将聚（3?己基噻吩）、[6,6]?苯基?C61?丁酸甲酯和氯苯在惰性气氛中混合后，置于55～65℃下搅拌至少12h，得到光敏涂料，再于惰性气氛下将光敏涂料涂敷于其上覆有氧化镍膜的透明导电基底上后，对其进行退火处理，得到其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底；步骤3，先对其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底使用电子束蒸发法于其表面依次蒸镀厚度为0.5～2nm的氟化锂膜和厚度为100nm的铝膜，再将其置于惰性气氛中完成封装，制得氧化镍膜厚为5～50nm的基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾雪松，史同飞，肖正国，李宁，王玉琦，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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