CN103022359B - 太阳能电池器件及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池器件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103022359B
CN103022359B CN201110281995.XA CN201110281995A CN103022359B CN 103022359 B CN103022359 B CN 103022359B CN 201110281995 A CN201110281995 A CN 201110281995A CN 103022359 B CN103022359 B CN 103022359B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
cell device
electron transfer
layer
electron transport
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.)
Active
Application number
CN201110281995.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103022359A (zh
Inventor
周明杰
王平
黄辉
陈吉星
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.)
Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Original Assignee
Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
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 Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd, Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd filed Critical Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201110281995.XA priority Critical patent/CN103022359B/zh
Publication of CN103022359A publication Critical patent/CN103022359A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103022359B publication Critical patent/CN103022359B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、活性层、电子传输层及阴极，所述电子传输层的材料包括电子传输材料和掺杂在所述电子传输材料中的n型掺杂材料，所述n型掺杂材料为二氧化锰、一氧化锰、氧化铯、氧化银、氧化亚铜或氧化锂。太阳能电池器件的能量转换效率较高。此外，还提供了一种太阳能电池器件的制备方法。

Description

太阳能电池器件及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种太阳能电池器件及其制备方法。
【背景技术】
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。聚合物太阳能电池的工作原理主要分为四部分：(1)光激发和激子的形成；(2)激子的扩散；(3)激子的分裂；(4)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。
其中，电荷的传输和收集是直接影响到最后电池的光电转换效率的，电荷的收集主要通过从活性层的电子和空穴注入到电极中来实现的，而缓冲层就起到了很重要的作用，由于电子传输层一般是金属化合物(如LiF)，由于LiF绝缘性太高，因此不能做得太厚，太厚会导致器件的串联电阻过大，不利于电子的注入，而厚度太小，则不能形成有效的欧姆接触，同样不利于电子的注入，LiF最佳厚度一般为0.7-1.0nm，这就需要比较高的精确度，而这会给制备带来了困难，提高了工艺的复杂性，而LiF熔点(约800℃)比一般有机小分子材料的蒸镀温度要高(一般小分子蒸镀温度在300℃)，因此，在蒸镀过程中，很容易会使真空蒸镀腔体产生脱气现象(真空度突然上升)，这种脱气会造成腔体引入杂质从而被污染，最终太阳能电池的能量转换效率的下降。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能量转换效率较高的太阳能电池器件。
一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、活性层、电子传输层及阴极，所述电子传输层的材料包括电子传输材料和掺杂在所述电子传输材料中的n型掺杂材料，所述n型掺杂材料为二氧化锰、一氧化锰、氧化铯、氧化银、氧化亚铜或氧化锂。
在优选的实施例中，所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉、1，2，4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C60的衍生物或C70的衍生物。
在优选的实施例中，所述电子传输层中所述n型掺杂材料的质量分数为5～20％。
在优选的实施例中，所述空穴传输层的材料为PEDOT与PSS的混合物。
在优选的实施例中，所述活性层的材料选自P3HT∶PCBM、MODO-PPV∶PCBM及MEH-PPV∶PCBM中的一种。
在优选的实施例中，所述阴极的材料为铝、银、钙、铜、金或铂。
在优选的实施例中，所述阳极为铟锡氧化物玻璃、掺氟的氧化锡玻璃，掺铝的氧化锌玻璃或掺铟的氧化锌玻璃。
在优选的实施例中，所述PEDOT与所述。PSS的质量比为2∶1～6∶1。
此外，还有必要提供一种的太阳能电池器件的制备方法。
一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：步骤一、提供阳极，并对阳极进行前处理；步骤二、在所述阳极表面形成空穴缓冲层；步骤三、在所述空穴缓冲表面旋涂活性层材料形成活性层；步骤四、在所述活性层表面蒸镀形成电子传输层，所述电子传输层材料包括电子传输材料和掺杂在所述电子传输材料中的n型掺杂材料，所述n型掺杂材料为二氧化锰、一氧化锰、氧化铯、氧化银、氧化亚铜或氧化锂；及步骤五、在所述电子传输层表面蒸镀形成阴极。
在优选的实施例中，所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉、1，2，4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C60的衍生物或C70的衍生物。
上述太阳能电池器件及其制造方法，通过用n型掺杂材料掺杂电子传输材料制成电子传输层，该电子传输层容易造成能带弯曲，产生隧穿效应，对电子的注入更有利，而电子传输材料可以有效的提高太阳能电池器件的电子传输速率，这种掺杂层有效的提高了太阳能电池器件的电子传输和注入效率，从而提高能量转换效率；同时，用n型掺杂材料掺杂电子传输材料形成的混合物稳定性高、蒸发温度较低，适合掺杂共蒸，从而容易控制电子传输层的厚度，有利于未来有机太阳能电池的产业化生产。
【附图说明】
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为一实施例的太阳能电池器件的结构示意图；
图2为一实施例的太阳能电池器件的制备方法的流程图；
图3为实施例一的太阳能电池器件的电流密度与电压关系图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施例的太阳能电池器件100包括依次层叠的阳极10、空穴缓冲层20、活性层30、电子传输层40及阴极60。
阳极10为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺氟的氧化锡玻璃(FTO)，掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃(IZO)。
空穴缓冲层20形成于阳极10表面。空穴缓冲层20为聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯磺酸钠(PSS)的混合物。其中PEDOT与PSS的质量比为2∶1～6∶1。空穴缓冲层20的厚度为20nm～80nm，优选为40nm。
活性层30形成于空穴缓冲层20表面。活性层30的材料选自P3HT(聚3-己基噻吩)∶PCBM(富勒烯的丁酸甲酯衍生物)、MDMO-PPV(聚2-甲氧基-5-(3，7-二甲基辛氧基)对苯撑乙烯)∶PCBM及MEH-PPV(聚(2-甲氧基-5-(2′-乙烯基-己氧基)聚对苯乙烯撑)∶PCBM中的一种。其中P3HT∶PCBM的质量为0.8∶1～1∶1，MDMO-PPV∶PCBM的质量比为1∶1～1∶4，MEH-PPV∶PCBM的质量为1∶1～1∶4。活性层30的厚度为80nm～300nm，优选为120nm。
电子传输层40形成于活性层30表面。电子传输层40的材料包括电子传输材料和掺杂在电子传输材料中的n型掺杂材料，其中，电子传输材料为主体，n型掺杂材料为客体。电子传输材料为8-羟基喹啉铝(Alq3)、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(Bphen)、1，2，4-三唑衍生物(如TAZ)、N-芳基苯并咪唑(TPBI)、C60的衍生物(PC61BM)或C70的衍生物(PC71BM)。n型掺杂材料为二氧化锰(MnO2)、一氧化锰(MnO)、氧化铯(Cs2O)、氧化银(Ag2O)、氧化亚铜(Cu2O)或氧化锂(Li2O)。电子传输层40中n型掺杂材料的质量百分含量为5％～20％。电子传输层40的厚度为10nm～100nm。
阴极60形成于电子传输层40表面。阴极60为金属阴极，阴极60的材料为铝(Al)、银(Ag)、钙(Ca)、铜(Cu)、金(Au)或铂(Pt)。
该太阳能电池器件100，通过用n型掺杂材料掺杂电子传输材料制成电子传输层，该电子传输层容易造成能带弯曲，产生隧穿效应，对电子的注入更有利，而电子传输材料可以有效的提高太阳能电池器件的电子传输速率，这种掺杂层有效的提高了太阳能电池器件的电子传输和注入效率，从而提高能量转换效率；同时，用n型掺杂材料掺杂电子传输材料形成的混合物稳定性高、蒸发温度较低，适合掺杂共蒸，从而容易控制电子传输层的厚度，有利于未来有机太阳能电池的产业化生产。
可以理解，该太阳能电池器件100还可以根据需要在电子传输层40及阴极之间设置电子注入层。
请同时参阅图2，一实施例的太阳能电池器件100的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S110、提供一个阳极10，并对阳极10进行前处理。
阳极10为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺氟的氧化锡玻璃(FTO)，掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃(IZO)。本实施方式中，对阳极10前处理为包括去除阳极10表面的有机污染物及对阳极10进行等氧离子处理。将阳极10采用洗洁精、去离子水、丙酮、乙醇、异丙酮各超声波清洗15min，以去除基底10表面的有机污染物；对阳极10进行等氧离子处理时间为5min～15min，功率为10～50W。
步骤S120、在阳极10表面形成空穴缓冲层20。
空穴缓冲层20由PEDOT∶PSS的水溶液旋涂在阳极10表面制成，厚度为20～80nm。其中PEDOT与PSS的质量比为2∶1～6∶1，PEDOT∶PSS的质量浓度为1％～5％。空穴缓冲层20的厚度为20nm～80nm。旋涂后，在100℃～200℃下加热15～60min。其中，PEDOT∶PPS的质量比优选为6∶1，PEDOT∶PPS的质量百分含量优选为1.3％，旋涂后优选在200℃下加热30min，形成的空穴缓冲层30的厚度优选为40nm。
步骤S130、在空穴缓冲层20表面旋涂活性层材料形成活性层30。
活性层30由活性层溶液旋涂在空穴缓冲层20表面制成。活性层30的厚度为80nm～300nm。活性层溶液中活性层材料的质量浓度为8～30mg/ml，溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯及氯仿中的至少一种，活性层材料选自P3HT∶PCBM、MDMO-PPV∶PCBM及MEH-PPV∶PCBM中的一种，P3HT∶PCBM的质量为0.8∶1-1∶1，MDMO-PPV∶PCBM的质量比为1∶1～1∶4，MEH-PPV∶PCBM的质量比为1∶1-1∶4。旋涂在充满惰性气体的手套箱中进行，之后在50～200℃下退火10～100分钟，或在室温下放置24～48小时。其中，活性层溶液优选为质量浓度为24mg/ml的P3HT∶PCBM氯苯溶液，优选为150℃下退火15min，形成的活性层40的厚度优选为120nm。
步骤S140、在活性层30表面表面蒸镀形成电子传输层40。
电子传输层40由电子传输层材料蒸镀在活性层20表面形成。电子传输层40的厚度为10～100nm。电子传输层材料包括电子传输材料和掺杂在电子传输材料中的n型掺杂材料。其中，电子传输材料为主体，n型掺杂材料为客体。电子传输材料为8-羟基喹啉铝(Alq3)、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(Bphen)、1，2，4-三唑衍生物(如TAZ)、N-芳基苯并咪唑(TPBI)、C60的衍生物(PC61BM)或C70的衍生物(PC71BM)。n型掺杂材料为二氧化锰(MnO2)、一氧化锰(MnO)、氧化铯(Cs2O)、氧化银(Ag2O)、氧化亚铜(Cu2O)或氧化锂(Li2O)。电子传输层40中n型掺杂材料的质量百分含量为5％～20％。电子传输层40的厚度为10nm～100nm。
步骤S150、在电子传输层40表面形成阴极60。
阴极60由阴极材料蒸镀形成，厚度为80nm～200nm。阴极60的材料为铝(Al)、银(Ag)、钙(Ca)、铜(Cu)、金(Au)或铂(Pt)。上述太阳能电池器件制备方法，由蒸镀的方法制备电子传输层40，较易控制电子传输层40的厚度，有利于未来太阳能电池的产业化生产；同时通过用n型掺杂材料掺杂电子传输材料蒸镀制成电子传输层，该电子传输层容易造成能带弯曲，产生隧穿效应，对电子的注入更有利，而电子传输材料可以有效的提高太阳能电池器件的电子传输速率，这种掺杂层有效的提高了太阳能电池器件的电子传输和注入效率，从而提高能量转换效率。
以下结合具体实施例对本发明提供的太阳能电池器件的制备方法进行详细说明。
实施例一
先将ITO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为10min，功率为35W；先旋涂空穴缓冲层，材料为PEDOT∶PSS，PEDOT∶PSS的重量比为6∶1，总质量分数为1.3％，溶剂为水，旋涂后在200℃下加热30min，厚度为40nm。接着旋涂活性层，材料为P3HT∶PCBM，P3HT∶PCBM质量比为1∶1，总质量浓度为8mg/ml，溶剂为氯苯，旋涂后在150℃下退火30min，厚度为120nm。接着蒸镀电子传输层，客体材料为MnO2，主体材料为PC61BM，掺杂比例为10％，厚度为60nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Al，厚度为150nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。蒸镀时使用高真空镀膜设备(沈阳科学仪器研制中心有限公司，压强＜1×10-3Pa)。
请参阅图3，所示为实施例1中制备的结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/(MnO2∶PC61BM)/Al的太阳能电池器件与传统的结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/LiF/Al太阳能电池器件的电流密度与电压关系。测试时使用电流-电压测试仪(美国Keithly公司，型号：2602)，用500W氙灯(Osram)与AM1.5的滤光片组合作为模拟太阳光的白光光源。
从图3上可以看到，传统的太阳能电池器件的电流密度为10.57mA/cm2，而实施例一的太阳能电池器件的电流密度提高到了12.92mA/cm2，这说明，加入n型掺杂材料形成的电子传输层提高了电子传输速率，同时，掺杂后电极和电子传输层的能带弯曲，使电子注入电极的能力加强，最终提高了能量转换效率。传统的太阳能电池器件的的能量转换效率为2.33％，填充因子为0.34，而实施例一制备的太阳能电池器件的能量转换效率为2.4％，填充因子为0.29。
实施例二
先将ITO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为5min，功率为50W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为6∶1的PEDOT∶PSS水溶液，质量分数为1％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在100℃下加热60min，厚度控制在80nm。接着旋涂活性层，所述的活性层为P3HT∶PCBM，其中，溶液的溶剂为氯仿，总浓度控制在8mg/ml，P3HT∶PCBM的质量比控制在0.8∶1，在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在200℃下退火10min，厚度控制在150nm。蒸镀电子传输层，客体材料为MnO2，主体材料为PC71BM，掺杂比例为5％，厚度为10nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Al，厚度为150nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例二制备的太阳能电池器件的电流密度为12.12mAcm-2，能量转换效率为2％，填充因子为0.27。
实施例三
先将ITO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为15min，功率为10W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为2∶1的PEDOT∶PSS水溶液，质量分数为5％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在200℃下加热15min，厚度控制在20nm。接着旋涂活性层，活性层为MDMO-PPV∶PCBM体系，其中，溶剂为二甲苯，总浓度控制在12mg/ml，MDMO-PPV∶PCBM的质量比控制在1∶4，然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，在室温下放置24h，厚度控制在240nm。蒸镀电子传输层，客体材料为MnO2，主体材料为PC71BM，掺杂比例为20％，厚度为40nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Ag，厚度为150nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例三制备的太阳能电池器件的电流密度为11.90mAcm-2，能量转换效率为1.98％，填充因子为0.27。
实施例四
先将AZO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为10min，功率为15W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为3∶1的PEDOT∶PSS水溶液，总的质量分数为2％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在150℃下加热20min，厚度控制在30nm。接着旋涂活性层，活性层为MEH-PPV∶PCBM体系，其中，溶剂为甲苯，总浓度控制在12mg/ml，MEH-PPV∶PCBM质量比控制在1∶2，然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在室温下放置48h，厚度控制在300nm。蒸镀电子传输层，客体材料为MnO，主体材料为PC71BM，掺杂比例为20％，厚度为40nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Ag，厚度为80nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例四制备的太阳能电池器件的电流密度为12.00mAcm-2，能量转换效率为2.23％，填充因子为0.29。
实施例五
先将IZO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为8min，功率为30W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为2∶1的PEDOT∶PSS水溶液，总的质量分数为3％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在100℃下加热40min，厚度控制在50nm。接着旋涂活性层，所述的活性层为MEH-PPV∶PCBM体系，其中，溶剂为氯仿，总浓度控制在30mg/ml，MEH-PPV∶PCBM质量比控制在1∶2，然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在50℃下退火100min，厚度控制在200nm。蒸镀n掺杂电子传输层，客体材料Cs2O，主体材料为Bphen，掺杂比例为20％，厚度为100nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Au，厚度为200nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例五制备的太阳能电池器件的电流密度为12.13mAcm-2，能量转换效率为2.25％，填充因子为0.31。
实施例六
先将FTO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为10min，功率为40W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为6∶1的PEDOT∶PSS水溶液，质量分数为4％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在180℃下加热60min，厚度控制在55nm。接着旋涂活性层，活性层为MDMO-PPV∶PCBM，其中，溶剂为氯苯，总浓度控制在10mg/ml，MDMO-PPV∶PCBM质量比控制在1∶1，在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在150℃下退火20min，厚度控制在120nm。蒸镀电子传输层，客体材料Li2O，主体材料为TPBi，掺杂比例为15％，厚度为10nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Pt，厚度为100nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例六制备的太阳能电池器件的电流密度为10.92mAcm-2，能量转换效率为2.05％，填充因子为0.30。
实施例七
先将ITO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为10min，功率为20W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为3∶1的PEDOT∶PSS水溶液，质量分数为1.5％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在150℃下加热40min，厚度控制在35nm。接着旋涂活性层，活性层为MDMO-PPV∶PCBM，其中，溶剂为甲苯，总浓度控制在18mg/ml，MDMO-PPV∶PCBM质量比控制在1∶1.5的范围，然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在100℃下退火60min，厚度控制在140nm。蒸镀电子传输层，客体材料Ag2O，主体材料为Alq3，掺杂比例为12％，厚度为20nm；然后蒸镀金属阴极，材料为Pt，厚度为80nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例七制备的太阳能电池器件的电流密度为9.98mAcm-2，能量转换效率为1.89％，填充因子为0.32。
实施例八
先将ITO依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对其进行氧等离子处理，氧等离子处理时间为10min，功率为15W；先旋涂空穴缓冲层，空穴缓冲层采用重量比为2∶1的PEDOT∶PSS水溶液，质量分数为2.5％，通过旋涂的方式制备在导电玻璃上，旋涂后在200℃下加热15min，厚度控制在70nm。接着旋涂活性层，活性层为MEH-PPV∶PCBM体系，其中，溶剂为氯仿，总浓度控制在8mg/ml，MEH-PPV∶PCBM质量比控制在1∶3，然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，在室温下放置20h，厚度控制在80nm。蒸镀电子传输层，客体材料Cu2O，主体材料为TAZ，掺杂比例为12％，厚度为15nm；然后蒸镀金属阴极，材料Au，厚度为80nm，最后得到所需要的聚合物太阳能电池器件。
实施例八制备的太阳能电池器件的电流密度为9.54mAcm-2，能量转换效率为1.70％，填充因子为0.30。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、活性层、电子传输层及阴极，其特征在于，所述电子传输层的材料包括电子传输材料和掺杂在所述电子传输材料中的n型掺杂材料，所述n型掺杂材料为二氧化锰、一氧化锰、氧化银或氧化亚铜，所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉、1,2,4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C60的衍生物或C70的衍生物，所述电子传输层中所述n型掺杂材料的质量分数为5～20％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述空穴缓冲层的材料为PEDOT与PSS的混合物。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述活性层的材料选自P3HT:PCBM、MODO-PPV:PCBM及MEH-PPV:PCBM中的一种。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述阴极的材料为铝、银、钙、铜、金或铂。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述阳极为铟锡氧化物玻璃、掺氟的氧化锡玻璃，掺铝的氧化锌玻璃或掺铟的氧化锌玻璃。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述PEDOT与所述PSS的质量比为2:1～6:1。
7.一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、提供阳极，并对阳极进行前处理；
步骤二、在所述阳极表面形成空穴缓冲层；
步骤三、在所述空穴缓冲层表面旋涂活性层材料形成活性层；
步骤四、在所述活性层表面蒸镀形成电子传输层，所述电子传输层材料包括电子传输材料和掺杂在所述电子传输材料中的n型掺杂材料，所述n型掺杂材料为二氧化锰、一氧化锰、氧化银或氧化亚铜；及
步骤五、在所述电子传输层表面蒸镀形成阴极，
所述电子传输材料为8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉、1,2,4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C60的衍生物或C70的衍生物，所述电子传输层中所述n型掺杂材料的质量分数为5～20％。
CN201110281995.XA 2011-09-21 2011-09-21 太阳能电池器件及其制备方法 Active CN103022359B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110281995.XA CN103022359B (zh) 2011-09-21 2011-09-21 太阳能电池器件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110281995.XA CN103022359B (zh) 2011-09-21 2011-09-21 太阳能电池器件及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103022359A CN103022359A (zh) 2013-04-03
CN103022359B true CN103022359B (zh) 2016-02-10

Family

ID=47970703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110281995.XA Active CN103022359B (zh) 2011-09-21 2011-09-21 太阳能电池器件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103022359B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015096028A1 (zh) * 2013-12-24 2015-07-02 香港城市大学 一种太阳能电池及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562231A (zh) * 2009-05-08 2009-10-21 北京大学 基于强关联电子体系的有机太阳能电池及其制备方法
CN102172103A (zh) * 2008-10-01 2011-08-31 Lg化学株式会社 有机发光二极管及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012511623A (ja) * 2008-12-09 2012-05-24 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 導電性ポリマー組成物
US8617720B2 (en) * 2009-12-21 2013-12-31 E I Du Pont De Nemours And Company Electroactive composition and electronic device made with the composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102172103A (zh) * 2008-10-01 2011-08-31 Lg化学株式会社 有机发光二极管及其制备方法
CN101562231A (zh) * 2009-05-08 2009-10-21 北京大学 基于强关联电子体系的有机太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103022359A (zh) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
CN102856498B (zh) 并联式聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102810640B (zh) 一种倒置型聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102810638B (zh) 一种p型掺杂聚合物太阳能电池及其制备方法
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
CN102983278A (zh) 掺杂聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102842593B (zh) 聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102790177B (zh) 聚合物太阳能电池及其制备方法
CN104011892B (zh) 高聚物太阳能电池器件及其制备方法
CN102956826B (zh) 聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102810639B (zh) 一种并联式聚合物太阳能电池及其制备方法
CN103022359B (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN102810575A (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN112885967B (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
CN107369765A (zh) 一种基于有机小分子空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN102810641B (zh) 一种聚合物太阳能电池及其制备方法
CN103824940A (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN104253167A (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN104253216A (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN103137870A (zh) 聚合物太阳能电池及其制备方法
CN102810642A (zh) 一种聚合物太阳能电池及其制备方法
CN109326716A (zh) 非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法
CN103824943A (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN103296207A (zh) 太阳能电池器件及其制备方法
CN103137867A (zh) 有机太阳能电池器件及其制备方法

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