一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法，该结构从下到上为衬底、透明导电阳极ITO、阳极缓冲层、光活性层、阴极缓冲层，金属阴极，所述光活性层中掺有适量的阳离子型紫外敏感胶，该阳离子型紫外敏感胶原料包括以下成份：环氧树脂或改性环氧树脂、稀释剂和阳离子光引发剂。本发明专利技术提高了有机薄膜太阳能阳极缓冲层与光活性层之间的直接附着力，使阳极缓冲层与光活性层的界面更加匹配，同时改善了光活性层的相态，提高了载流子传输效率，进而提高了器件的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该结构从下到上为衬底、透明导电阳极ITO、阳极缓冲层、光活性层、阴极缓冲层，金属阴极，所述光活性层中掺有适量的阳离子型紫外敏感胶，该阳离子型紫外敏感胶原料包括以下成份：环氧树脂或改性环氧树脂、稀释剂和阳离子光引发剂。本专利技术提高了有机薄膜太阳能阳极缓冲层与光活性层之间的直接附着力，使阳极缓冲层与光活性层的界面更加匹配，同时改善了光活性层的相态，提高了载流子传输效率，进而提高了器件的光电转换效率。【专利说明】
本专利技术属于有机聚合物光伏器件或有机半导体薄膜太阳能电池领域，具体涉及。
技术介绍
随着全球能源需求量的逐年增加，能源问题己成为各国经济发展所要面临的首要难题。“低碳、环保、可持续发展”的理念深入人心，使得人们对清洁能源的期待越来越大。太阳能、风能、水能都是环保的新能源，而太阳能更是具有高效和永不衰竭的优势，能够向人类提供稳定的能源供应。传统的太阳能电池需要大量的高质量的无机半导体材料，如硅、砷化镓，使得生产成本居高不下。与无机材料相比，有机材料不仅材料合成成本较低，有机分子的化学结构易于修饰，还有大面积、柔性等无机材料无法比拟的优点。近年来，越来越多的科研机构加入到有机薄膜太阳能电池的研究中来，使有机薄膜太阳能电池的效率逐步上升，推动其商业化的进程。随着有机薄膜太阳能电池的效率的提升，人们也慢慢开始对其应用提出更多的要求，包括热稳定性，空气稳定性，甚至弯曲、弯折性能等。如何延长有机薄膜太阳能的使用寿命，是一个非常有意义的实际问题。一种导致有机薄膜太阳能电池性能衰退的原因是阳极缓冲层和光活性层亲水性不同。其中常用的阳极缓冲层PEDOT:PSS等是亲水性材料，而其上的光活性层通常是疏水性材料，这导致光活性层液滴在阳极缓冲层表面分散不均匀或团聚，使形成的光活性层薄膜表面形貌较差，进而导致器件性能的下降；在柔性有机薄膜太阳能电池的应用上，阳极缓冲层与光活性层亲水性的不同会导致它们之间的附着性能差，使其在弯曲或弯折过程中，极易产生脱落、剥离的现象，影响载流子的传输，从而导致器件的短路电流降低。因此，如何解决阳极缓冲层与光活性层之间的界面匹配性问题，对提高有机薄膜太阳能电池的性能起到了至关重要的作用。另一方面，光活性层的结晶度对有机薄膜太阳能电池的光电转换效率也有很大的影响，通过热退火或溶液添加剂的方式能有效地改善光活性层薄膜的结晶情况，提高载流子传输效率和激子分离效率，防止薄膜组分产生过度的相分离，从而获得更高的器件性能。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足之处提供了 ，提高有机薄膜太阳能电池中阳极缓冲层与光活性层之间的直接附着力，使阳极缓冲层与光活性层的界面更加匹配，同时改善光活性层的结晶度，提高载流子传输效率，进而提高器件的光电转换效率。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为: 一种有机薄膜太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池结构从下到上依次为:衬底，透明导电阳极ΙΤ0，阳极缓冲层，光活性层，阴极缓冲层，金属阴极，所述光活性层中掺有阳离子型紫外敏感胶，所述阳离子型紫外敏感胶的原料包括以下成份: 环氧树脂或改性环氧树脂 97-99.5 % 稀释剂0.4-2 % 阳离子光引发剂0.1-2 % 所述稀释剂包括活性环氧树脂稀释剂、环醚和乙烯基醚单体，所述阳离子光引发剂包括二芳基碘鎗盐和三芳基碘鎗盐。进一步地，所述阳离子型紫外敏感胶在光活性层中所占的质量比为0.01-4 %。进一步地，所述光活性层由电子给体材料P3HT与电子受体材料PCBM混合制备而成，所述P3HT:PCBM混合溶液质量比为1:20-5:1，所述溶液浓度为1_30 mg/ml，厚度为40-250 nm。进一步地，所述阳极缓冲层材料为聚(3，4_亚乙二氧噻吩):聚苯乙烯基苯磺酸(PEDOT:PSS)或氧化钥(MoOx)中的一种，厚度为10-80 nm。进一步地，所述阴极缓冲层材料为IPB1、BCP、Bphen, LiF中的一种，厚度为1_10nm。进一步地，所述金属阴极材料为Ag、Al、Cu中的一种,厚度为100-300 nm。进一步地，所述衬底为刚性衬底或柔性衬底，所述刚性衬底为玻璃或蓝宝石，所述柔性衬底为金属箔、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸等聚合物薄膜。一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤: ①先对预先制备好透明导电阳极ITO的衬底进行彻底的清洗，清洗后干燥； ②在透明导电阳极ITO表面旋转涂覆、印刷或喷涂PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层，或在透明导电阳极ITO表面旋转涂覆、印刷或喷涂MoOx溶液制备阳极缓冲层，并将所形成的薄膜进行退火处理； ③在阳极缓冲层表面旋转涂覆、印刷或喷涂掺有阳离子型紫外敏感胶的P3HT:PCBM溶液制备光活性层，并将所形成的薄膜进行退火处理； ④对步骤③得到的光活性层进行紫外光处理； ⑤在光活性层表面蒸镀、旋转涂覆或喷涂制备阴极缓冲层； ⑥在阴极缓冲层表面蒸镀金属阴极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:(I)在光活性层中掺入适量的阳离子型紫外敏感胶，通过紫外光处理后，有效地增加了阳极缓冲层和光活性层之间的直接附着力；(2)经紫外光处理后的掺有适量阳离子型紫外敏感胶的光活性层，可以有效改善其结晶性，提闻载流子的传输能力，从而提闻器件的光电转换效率。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术所提供的有机薄膜太阳能电池结构示意图，从下到上依次为:衬底(1)，透明导电阳极ITO (2)，阳极缓冲层(3)，光活性层(4)，阴极缓冲层(5)，金属阴极(6)； 图2是未采用紫外敏感胶和实施例1中的有机薄膜太阳能电池的电流密度-电压曲线.图3是未采用紫外敏感胶(a)和采用紫外敏感胶(b)的光活性层的原子力显微镜图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步描述: 本专利技术的技术方案是如何提供，如图1所示，器件结构从下到上依次为:衬底1，透明导电阳极ITO 2，阳极缓冲层3，光活性层4，阴极缓冲层5,金属阴极6。本专利技术中的有机薄膜太阳能电池中衬底I为电极和有机薄膜层的依托，它在可见光区域有着良好的透光性能，有一定的防水汽和氧气渗透的能力，有较好的表面平整性，它可以是刚性衬底或柔性衬底，刚性衬底可以是玻璃或蓝宝石中的一种，柔性衬底可以是金属箔或聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸等聚合物薄膜；阳极缓冲层2为聚(3，4_亚乙二氧噻吩):聚苯乙烯基苯磺酸(PEDOT:PSS)或氧化钥(MoOx)中的一种，厚度为10-80 nm ;光活性层由电子给体材料P3HT与电子受体材料PCBM混合制备而成，所述P3HT =PCBM混合溶液质量比为1:20-5:1，所述溶液浓度为1-30 mg/ml，厚度为40-250 nm ;光活性层中掺有阳离子型紫外敏感胶，所述阳离子型紫外敏感胶的原料包括以下成份: 环氧树脂或改性环氧树脂 97-99.5 % 稀释剂0.4-2 % 阳离子光引发剂0.1-2 % 所述稀释剂包括活性环氧树脂稀释剂、环醚和乙烯基醚单体，所述阳离子光引发剂包括二芳基碘鎗盐和三芳基碘鎗盐，所述阳离子型紫外敏感胶在光活性层中所占的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机薄膜太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池结构从下到上依次为：衬底，透明导电阳极ITO，阳极缓冲层，光活性层，阴极缓冲层，金属阴极，所述光活性层中掺有阳离子型紫外敏感胶，所述阳离子型紫外敏感胶的原料包括以下成份：环氧树脂或改性环氧树脂??????97?99.5?%稀释剂??????????????????????0.4?2?%阳离子光引发剂??????????????0.1?2?%所述稀释剂包括活性环氧树脂稀释剂、环醚和乙烯基醚单体，所述阳离子光引发剂包括二芳基碘鎓盐和三芳基碘鎓盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，于军胜，王煦，施薇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：