聚合物太阳能电池及其制备方法技术

一种聚合物太阳能电池，包括依次层叠的基底、阴极、电子缓冲层、活性层及阳极，所述阳极的材料为由聚苯磺酸盐、聚3,4-二氧乙烯噻吩、二氧化钛及苯基硅衍生物组成的混合物，所述苯基硅衍生物选自双（2-甲基苯基）二苯基硅烷、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双(三苯基硅)苯及1,4-双(三苯基硅)苯中的至少一种，所述聚苯磺酸盐与所述聚3,4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:6~1:2，所述二氧化钛与所述聚3,4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:10~1:2，所述苯基硅衍生物与所述聚3,4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:20~1:5。上述聚合物太阳能电池的出光效率较高。本发明专利技术还提供一种聚合物太阳能电池的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种聚合物太阳能电池，包括依次层叠的基底、阴极、电子缓冲层、活性层及阳极，所述阳极的材料为由聚苯磺酸盐、聚3,4-二氧乙烯噻吩、二氧化钛及苯基硅衍生物组成的混合物，所述苯基硅衍生物选自双（2-甲基苯基）二苯基硅烷、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双(三苯基硅)苯及1,4-双(三苯基硅)苯中的至少一种，所述聚苯磺酸盐与所述聚3,4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:6~1:2，所述二氧化钛与所述聚3,4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:10~1:2，所述苯基硅衍生物与所述聚3,4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:20~1:5。上述聚合物太阳能电池的出光效率较高。本专利技术还提供一种聚合物太阳能电池的制备方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
太阳能电池器件由于具有廉价、清洁、可再生等优点而得到了广泛的应用。目前常用的太阳能电池器件结构包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、活性层、电子缓冲层及阴极。活性层的激子分离产生空穴和电子后，空穴到达阳极，电子到达阴极，从而被电极收集，形成有效的能量转换。目前常用的太阳能电池对太阳光的吸收率较低，从而导致太阳能电池的能量转换效率较低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能量转换效率较高的。一种聚合物太阳能电池，包括依次层叠的基底、阴极、电子缓冲层、活性层及阳极，所述阳极的材料为由聚苯磺酸盐、聚3，4- 二氧乙烯噻吩、二氧化钛及苯基硅衍生物组成的混合物，所述苯基娃衍生物选自双(2-甲基苯基)二苯基硅烷、p- 二 (三苯基娃)苯、1，3-双(三苯基娃)苯及1，4-双(三苯基娃)苯中的至少一种，所述聚苯磺酸盐与所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩的质量比为1:6~1:2，所述二氧化钛与所述聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:10^1: 2，所述苯基硅衍生物与所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩的质量比为1:2(Tl: 5。在其中一个实施例中，所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。在其中一个实施例中，所述阳极的厚度为50nnT400nm。在其中一个实施例中，所述活性层的材料为聚3-己基噻吩与富勒烯的丁酸甲酯衍生物的混合物，其中所述聚3-己基噻吩与所述富勒烯的丁酸甲酯衍生物的质量比为1:0.8~1:4。在其中一个实施例中，所述电子缓冲层的材料选自氟化锂、碳酸锂及碳酸铯中的至少一种。一种聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:在基底的表面依次蒸镀形成阴极及电子缓冲层；在所述电子缓冲层的表面旋涂形成活性层；及在所述活性层表面旋涂形成阳极，所述阳极由旋涂含有聚苯磺酸盐、聚3，4-二氧乙烯噻吩、二氧化钛及苯基硅衍生物的悬浮液后干燥形成，所述苯基硅衍生物选自双(2-甲基苯基)二苯基硅烷、P-二 (三苯基硅)苯、1,3-双(三苯基硅)苯及1,4-双(三苯基硅)苯中的至少一种，所述聚苯磺酸盐与所述聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:6~1:2，所述二氧化钛与所述聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:10-1:2，所述苯基硅衍生物与所述聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量比为l:2(Tl:5。在其中一个实施例中，所述阳极的厚度为50nnT400nm。在其中一个实施例中，所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。在其中一个实施例中，所述二氧化钛在配制成悬浮液之前先在400°C飞00°C下煅烧20分钟~40分钟，之后研磨成粉末。在其中一个实施例中，所述悬浮液中的溶剂选自水、氯苯、乙醇及正丁醇中的至少一种。上述，聚合物太阳能电池为倒置结构，阳极中的聚3，4_ 二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐具有空穴缓冲的作用，同时具有高导电性和高注入效率，有利于载流子的注入和传输，而聚3，4-二氧乙烯噻吩的折射率为1.5左右，活性层的折射率为1.7，当没有被活性层吸收的光穿过活性层而到达空穴缓冲层的时候，由于折射率的差异，会发生全反射，使光线再次回到活性层被活性材料吸收利用；二氧化钛具有比表面积大的特点，形成的纳米网状结构可对光进行有效散射；苯基娃衍生物为易结晶有机材料，具有空穴传输能力，一方面，可有利于于空穴的传输，另一方面，苯基娃衍生物可形成规整有序的晶体结构，这种结构可对光形成散射，这种散射可以使在侧面出去而损耗的光散射回到聚合物太阳能电池内部，降低光的损失，最终使光线散射或全反射回到活性层，提高了光的利用率，从而提高聚合物有机太阳能电池的能量转换效率。【专利附图】【附图说明】图1为一实施方式的聚合物太阳能电池的结构示意图；图2为一实施方式的聚合物太阳能电池的制备方法的流程图；图3为实施例1制备的聚合物太阳能电池的电流密度与电压关系图。 【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对进一步阐明。请参阅图1，一实施方式的聚合物太阳能电池100包括依次层叠的基底10、阴极20、电子缓冲层30、活性层40及阳极50。基底10的材料为玻璃。阴极20形成于基底10的表面。阴极20的材料选自铝(Al)、银(Ag)、金(Au)及钼(Pt)中的至少一种,优选为Ag。阴极20的厚度为5nnT30nm,优选为10nm。电子缓冲层30形成于阴极20的表面。电子缓冲层30的材料选自氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)及碳酸铯(Cs2CO3)中的至少一种，优选为LiF。电子缓冲层30的厚度为0.5nm~10nm,优选为 Inm0活性层40形成于电子缓冲层30的表面。活性层40的材料为聚3_己基噻吩(P3HT)与富勒烯的丁酸甲酯衍生物(PCBM)的混合物，其中，P3HT与PCBM的质量比为1:0.8^1:4,优选为1:0.8。活性层40的厚度为80nnT300nm，优选为120nm。阳极50形成于活性层40的表面。阳极50的材料为由聚3，4_ 二氧乙烯噻吩(PED0T)、聚苯磺酸盐(PSS)、二氧化钛(TiO2)及苯基硅衍生物组成的混合物。苯基硅衍生物选自双(2-甲基苯基)二苯基硅烷(UGH1)、P-二 (三苯基硅)苯(UGH2)、1,3-双(三苯基硅)苯(UGH3)及1,4-双(三苯基硅)苯(UGH4)中的至少一种。聚苯磺酸盐与聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量比为1:6~1:2，二氧化钛与聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量比为l:l(Tl:2，苯基硅衍生物与聚3，4- 二氧乙烯噻吩的质量比为1:2(Tl: 5。优选的，二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛，二氧化钛的粒径为20nnT200nm。苯基娃衍生物的能隙约为4.0-6.5eV。阳极50的厚度为50nm?400nm。上述聚合物有机太阳能电池100中，阳极50中的聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯磺酸盐(PSS)具有空穴缓冲的作用，同时具有高导电性和高注入效率，有利于载流子的注入和传输，而PEDOT的折射率为1.5左右，活性层的折射率为1.7，当没有被活性层吸收的光穿过活性层而到达空穴缓冲层的时候，由于折射率的差异，会发生全反射，使光线再次回到活性层被活性材料吸收利用；二氧化钛具有比表面积大的特点，形成的纳米网状结构可对光进行有效散射；苯基硅衍生物为易结晶有机材料，具有空穴传输能力，一方面，可有利于于空穴的传输，另一方面，苯基娃衍生物可形成规整有序的晶体结构，这种结构可对光形成散射，这种散射可以使在侧面出去而损耗的光散射回到器件内部，降低光的损失，最终使光线散射或全反射回到活性层，提高了光的利用率，从而提高聚合物有机太阳能电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的基底、阴极、电子缓冲层、活性层及阳极，所述阳极的材料为由聚苯磺酸盐、聚3,4‑二氧乙烯噻吩、二氧化钛及苯基硅衍生物组成的混合物，所述苯基硅衍生物选自双（2‑甲基苯基）二苯基硅烷、p‑二（三苯基硅）苯、1,3‑双(三苯基硅)苯及1,4‑双(三苯基硅)苯中的至少一种，所述聚苯磺酸盐与所述聚3,4‑二氧乙烯噻吩的质量比为1:6~1:2，所述二氧化钛与所述聚3,4‑二氧乙烯噻吩的质量比为1∶10~1:2，所述苯基硅衍生物与所述聚3,4‑二氧乙烯噻吩的质量比为1:20~1:5。

【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， 深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44