CN102117890B - 有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备 - Google Patents

有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102117890B
CN102117890B CN 201110028321 CN201110028321A CN102117890B CN 102117890 B CN102117890 B CN 102117890B CN 201110028321 CN201110028321 CN 201110028321 CN 201110028321 A CN201110028321 A CN 201110028321A CN 102117890 B CN102117890 B CN 102117890B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer solar
solar cell
organic polymer
solar battery
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110028321
Other languages
English (en)
Other versions
CN102117890A (zh
Inventor
刘银春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Agriculture and Forestry University
Original Assignee
Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Agriculture and Forestry University filed Critical Fujian Agriculture and Forestry University
Priority to CN 201110028321 priority Critical patent/CN102117890B/zh
Publication of CN102117890A publication Critical patent/CN102117890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102117890B publication Critical patent/CN102117890B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种有机/聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于，按如下步骤：a.制备玻璃衬底；b.在玻璃衬底上涂覆铟锡氧化物半导体透明导电膜；c.在铟锡氧化物半导体透明导电膜上涂覆阳极缓冲层；d.在阳极缓冲层上涂覆上有机聚合物太阳能电池活性层后将制品置于磁场中并与磁场磁力线成30到90度的夹角进行磁化晾干；e.在真空状态下，于有机聚合物太阳能电池活性层上蒸镀金属铝作为阴极，自然冷却后全部进行封装。本发明能有效提升太阳能电池的短路电流密度及最大输出功率，提高太阳能电池光电转换效率，从而提升太阳能电池的性能。

Description

有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备
技术领域
本发明涉及一种有机聚合物太阳能电池制备方法，属于太阳能电池制造领域，可用于有机发光材料的薄膜层，染料敏化太阳电池的活性层。 
背景技术
19世纪50年代，Bell实验室制备了首个晶体硅太阳电池，能量转换效率达6%左右，自那时起，无机太阳电池开始被广泛研究。目前，无机太阳能电池以硅基为主，最高的硅基太阳电池效率达到24%，逐渐接近于理论上限30%，但在市场化方面，由于制作条件苛刻，生产成本高，其总量依然不及全球能量总量的0.1%。
聚合物太阳电池，以聚合物材料为活性层，可与柔性衬底很好结合，具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单(可通过旋涂、喷墨打印等方法成膜)、可大面积成膜等优点而成为近年来研究的热点。目前聚合物太阳电池的能量转换效率在5%-8%之间，限制聚合物太阳电池的关键因素之一是活性层材料的电荷迁移率低（约为10-3 cm2·V-1·S-1），与传统无机硅晶体具有104 cm2·V-1·S-1的迁移率相差甚远。近20年来，人们通过不懈的努力来提高聚合物太阳电池的迁移率。
1995年，Yu等用MEH-PPV与C60衍生物PCBM混合作为活性层制备了聚合物体异质结太阳能电池。器件在20 mW/cm2、430 nm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。互穿网络结构增大了激子的分离界面，形成网络状连续相，利于载流子传输电荷。
2001年，Shaheen等用氯苯做成膜溶剂制备活性层（MDMO-PPV:PCBM），与甲苯做成膜溶剂相比较，由氯苯所制备的体异质给受体混合膜具有更细化的分相，有利于电荷的有效分离，在80 mW/cm2、AM1.5的模拟太阳光照射下能量转换效率达2.5%。
2003年，Padinger等基于P3HT:PCBM制备了电池，通过对制备完的器件进行退火和施加外电场的后处理，电池性能大幅度提高，优化的器件性能在80 mW/cm2白光照射下，能量转换效率达3.5%，外量子效率光谱峰值处达70%。
2005年,美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Alan J.Heeger 教授研究小组对P3HT:PCBM结构的器件进行了系统的研究，优化了退火温度和时间及给受体比例，在150℃下退火30分钟，P3HT(10 mg/ml), PCBM(8 mg/ml)得到了最佳化的电池特性，在80 mW/cm2、AM1.5的模拟太阳光照射下能量转换效率达5%。在2007年该小组采用“级联结构”使聚合物太阳电池的能量转换效率高达6.5%。2009年，由Kwang-hee Lee和Alan J.Heeger领导的研究小组将PCDTBT及PC70BM的体异质结体系的单结有机薄膜光伏电池的单元转换效率提高到了6.1%。2009年11月初已有报道：有机太阳电池的效率提高到了7.6%。
然而目前的太阳能电池的光电转换效率还不是很高，有待进一步的提升。因此，针对上述问题是本发明的研究目的。发明内容
本发明的目的在于提供一种有机聚合物太阳能电池制备方法，该方法有利于提升太阳能电池的短路电流密度，提高太阳能电池光电转换效率。
本发明的特征在于：一种有机聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于，按如下步骤：
a.制备玻璃衬底； 
b.在玻璃衬底上涂覆铟锡氧化物半导体透明导电膜；
c.在铟锡氧化物半导体透明导电膜上涂覆阳极缓冲层；
d.在阳极缓冲层上涂覆上有机聚合物太阳能电池活性层后将制品置于磁场中并与磁场磁力线成30到90度的夹角进行磁化晾干；
e. 在真空状态下，于有机聚合物太阳能电池活性层上蒸镀金属铝作为阴极，自然冷却后全部进行封装；
所述有机聚合物太阳能电池活性层由聚3-己基噻吩:甲基富勒烯溶液在磁场强度为0.2-0.3 T的磁化设备中晾干2 h形成；
所述的聚3-己基噻吩:甲基富勒烯溶液按如下步骤配置：
1)将聚3-己基噻吩和甲基富勒烯都以10-30 mg/ml的浓度分别溶于有机溶剂氯苯，将溶解有聚3-己基噻吩的有机溶剂氯苯溶液与溶解有甲基富勒烯的有机溶剂氯苯溶液按质量1:1的比例共混；
2）将共混后溶解有聚3-己基噻吩的有机溶剂氯苯溶液与溶解有甲基富勒烯的有机溶剂氯苯溶液进行搅拌，搅拌时间为24h；
所述玻璃衬底依次用超纯水，丙酮，异丙醇，乙醇，超纯水超声波清洗15 min，之后放入干燥箱70-120℃烘干，取出备用；
所述阳极缓冲层为聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐阳极缓冲层，步骤c制备过程中需在70-120℃中烘烤8-15 min；
所述步骤e中真空状态下的真空度为2×10-4～4×10-4 Pa气压，自然晾干时间为1h。
本发明的优点：本发明能有效提升太阳能电池的短路电流密度及最大输出功率，提高太阳能电池光电转换效率，从而提升太阳能电池的性能。
附图说明
图1为太阳电池的器件结构。
图2 本发明磁化设备的结构示意图。
具体实施方式
参考图1和图2，本发明一种有机聚合物太阳能电池制备方法，按如下步骤：
a.制备玻璃衬底； 
b.在玻璃衬底上涂覆铟锡氧化物半导体透明导电膜(ITO)；
c.在铟锡氧化物半导体透明导电膜上涂覆阳极缓冲层；
d. 在阳极缓冲层上涂覆上有机聚合物太阳能电池活性层后将制品置于磁场中并与磁场磁力线成30到90度的夹角进行磁化晾干；
e. 在真空状态下，于有机聚合物太阳能电池活性层上蒸镀金属铝（Al）作为阴极，自然冷却后全部进行封装。
上述有机聚合物太阳能电池活性层由聚3-己基噻吩:甲基富勒烯(P3HT:PCBM)溶液在磁场强度为0.2-0.3 T的磁化设备中晾干2 h形成。
上述的聚3-己基噻吩:甲基富勒烯(P3HT:PCBM)溶液按如下步骤配置：
1)将聚3-己基噻吩和甲基富勒烯都以10-30 mg/ml的浓度分别溶于有机溶剂氯苯，将溶解有聚3-己基噻吩的有机溶剂氯苯溶液与溶解有甲基富勒烯的有机溶剂氯苯溶液按质量1:1的比例共混；
2）将共混后溶解有聚3-己基噻吩的有机溶剂氯苯溶液与溶解有甲基富勒烯的有机溶剂氯苯溶液进行搅拌，搅拌时间为24h；
上述玻璃衬底依次用超纯水，丙酮，异丙醇，乙醇，超纯水超声波清洗15 min，之后放入干燥箱70-120℃烘干，取出备用。
上述阳极缓冲层为聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)阳极缓冲层，步骤c需在70-120℃中烘烤8-15 min。
上述步骤e中真空状态下的真空度为2×10-4～4×10-4 Pa气压，自然晾干时间为1h。
步骤c制备过程中烘干温度最佳值为80℃，所述烘干时间最佳值为10min。
上述步骤1）中聚3-己基噻吩和甲基富勒烯以20 mg/ml的浓度为最佳值。
一种有机聚合物太阳能电池的磁化设备，包括环形磁路导体1，所述磁路导体1上设有联接在两侧内环面上的两个相对应的磁块2，所述两磁块2极性相反，之间形成磁场，两磁块2之间放置需磁化晾干的聚3-己基噻吩:甲基富勒烯溶液3。
上述磁块2与磁路导体1之间通过调节螺杆4连接以实现调节两磁块的间距，从而调节磁场强度。
本发明所涂覆的覆聚3-己基噻吩:甲基富勒烯(P3HT:PCBM)溶液也可以改为石墨烯和聚3-辛基噻吩/甲基富勒烯（P3OT/P3HT）等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1. 一种有机聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于，按如下步骤：
a.制备玻璃衬底； 
b.在玻璃衬底上涂覆铟锡氧化物半导体透明导电膜；
c.在铟锡氧化物半导体透明导电膜上涂覆阳极缓冲层；
d.在阳极缓冲层上涂覆上有机聚合物太阳能电池活性层后将制品置于磁场中并与磁场磁力线成30到90度的夹角进行磁化晾干；
e. 在真空状态下，于有机聚合物太阳能电池活性层上蒸镀金属铝作为阴极，自然冷却后全部进行封装；
所述有机聚合物太阳能电池活性层由聚3-己基噻吩:甲基富勒烯溶液在磁场强度为0.2-0.3 T的磁化设备中晾干2 h形成；
所述的聚3-己基噻吩:甲基富勒烯溶液按如下步骤配置：
1)将聚3-己基噻吩和甲基富勒烯都以10-30 mg/ml的浓度分别溶于有机溶剂氯苯，将溶解有聚3-己基噻吩的有机溶剂氯苯溶液与溶解有甲基富勒烯的有机溶剂氯苯溶液按质量1:1的比例共混；
2）将共混后溶解有聚3-己基噻吩的有机溶剂氯苯溶液与溶解有甲基富勒烯的有机溶剂氯苯溶液进行搅拌，搅拌时间为24h；
所述玻璃衬底依次用超纯水，丙酮，异丙醇，乙醇，超纯水超声波清洗15 min，之后放入干燥箱70-120℃烘干，取出备用；
所述阳极缓冲层为聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐阳极缓冲层，步骤c制备过程中需在70-120℃中烘烤8-15 min；
所述步骤e中真空状态下的真空度为2×10-4～4×10-4 Pa气压，自然晾干时间为1h。
2.根据权利要求1所述的有机聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：烘干温度最佳值为80℃，烘干时间最佳值为10min。
3.根据权利要求1所述的有机聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：所述步骤1）中聚3-己基噻吩和甲基富勒烯以20 mg/ml的浓度为最佳值。
4.根据权利要求1所述的有机聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：所述步骤d中所述的磁场由磁化设备产生，所述磁化设备包括环形磁路导体，所述磁路导体上设有联接在两侧内环面上的两个相对应的磁块，所述两磁块极性相反，之间形成磁场。
5.根据权利要求4所述的有机聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于：所述磁块与磁路导体之间通过调节螺杆连接以实现调节两磁块的间距，从而调节磁场强度。
CN 201110028321 2011-01-26 2011-01-26 有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备 Expired - Fee Related CN102117890B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110028321 CN102117890B (zh) 2011-01-26 2011-01-26 有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110028321 CN102117890B (zh) 2011-01-26 2011-01-26 有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102117890A CN102117890A (zh) 2011-07-06
CN102117890B true CN102117890B (zh) 2012-09-19

Family

ID=44216550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110028321 Expired - Fee Related CN102117890B (zh) 2011-01-26 2011-01-26 有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102117890B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870343B (zh) * 2016-05-27 2017-12-26 重庆文理学院 一种提高有机聚合物光伏电池效率的方法
CN110171839A (zh) * 2019-05-14 2019-08-27 南京科津新材料研究院有限公司 一种光消磁材料及其制备方法和应用
US11805603B2 (en) * 2019-06-24 2023-10-31 International Business Machines Corporation Applying a solderable surface to conductive ink

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6414236B1 (en) * 1999-06-30 2002-07-02 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module
CN100999588A (zh) * 2006-11-16 2007-07-18 中国科学院长春应用化学研究所 一种高有序聚噻吩薄膜及其制备方法
CN101022153A (zh) * 2006-12-29 2007-08-22 中国科学院长春应用化学研究所 一种提高聚合物薄膜太阳能电池效率的溶剂处理方法
CN101483221A (zh) * 2009-01-20 2009-07-15 华南理工大学 聚合物本体异质结太阳电池及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6414236B1 (en) * 1999-06-30 2002-07-02 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module
CN100999588A (zh) * 2006-11-16 2007-07-18 中国科学院长春应用化学研究所 一种高有序聚噻吩薄膜及其制备方法
CN101022153A (zh) * 2006-12-29 2007-08-22 中国科学院长春应用化学研究所 一种提高聚合物薄膜太阳能电池效率的溶剂处理方法
CN101483221A (zh) * 2009-01-20 2009-07-15 华南理工大学 聚合物本体异质结太阳电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102117890A (zh) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Efficient polymer photovoltaic cells using solution-processed MoO3 as anode buffer layer
Ryu et al. Effect of solution processed graphene oxide/nickel oxide bi-layer on cell performance of bulk-heterojunction organic photovoltaic
CN103022357B (zh) 基于石墨烯量子点的三体系有机光伏器件及其制备方法
KR100986159B1 (ko) 에너지 전환 효율이 향상된 유기 태양전지 및 이의 제조방법
Yue et al. Flexible dye-sensitized solar cell based on PCBM/P3HT heterojunction
CN105405976A (zh) 一种高迁移率有机小分子掺杂的三元太阳能电池
CN103296209A (zh) 异质结构等离激元与体异质结结合的太阳电池
CN102064281A (zh) 一种以乙酸铯为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法
CN102117890B (zh) 有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备
CN102005537A (zh) 一种以苯甲酸锂为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法
Hu et al. Efficiency enhancement of inverted organic photovoltaic devices with ZnO nanopillars fabricated on FTO glass substrates
CN105185911A (zh) 一种基于溶剂掺杂的聚合物太阳能电池及其制备方法
Aziz et al. Electrical Conductivity of Chlorophyll with Polythiophene Thin Film on Indium Tin Oxide as P‐N Heterojunction Solar Cell
CN103346259B (zh) 一种有机太阳能电池
CN101937973A (zh) 一种具有交联结构活性层的有机光伏电池及其制备方法
CN103066209B (zh) 一种太阳电池及其制备方法
CN101901872B (zh) 一种聚合物太阳能电池光电活性层的处理方法
CN102832346A (zh) 一种基于微腔结构的聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102931352B (zh) 一种以三氟乙酸铯为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备
Zhang et al. Preparation of a hybrid polymer solar cell based on MEH-PPV/ZnO nanorods
CN103400941A (zh) 基于杂多酸阳极修饰层的有机太阳能电池及其制备方法
CN105355792A (zh) 一种基于有机无机杂化阴极缓冲层的有机太阳能电池
Kumar et al. Conducting Polymers for Organic Solar Cell Applications
CN105070840A (zh) 一种提高基于富勒烯的有机太阳能电池性能的方法
CN112885967A (zh) 一种基于延迟荧光材料的双层有机太阳能电池及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120919

Termination date: 20180126