CN104253218A - 太阳能电池器件及其制备方法 - Google Patents

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Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
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Abstract

一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物，中间层包括n型层、层叠于n型层表面的光辅助层及层叠于光辅助层表面的p型层，n型层的材料选自氧化锌、二氧化钛、氧化镁或氧化钙中的至少一种，光辅助层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物，p型层的材料包括二苯基二（o-甲苯基）硅、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双（三苯基硅）苯或p-双（三苯基硅）苯中至少一种。该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。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、第一活性层、电子缓冲层及阴极。第一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，传统的太阳能电池的能量转换效率较低。
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及其制备方法。
一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物，所述中间层包括n型层、层叠于n型层表面的光辅助层及层叠于光辅助层表面的p型层，n型层的材料选自氧化锌、二氧化钛、氧化镁或氧化钙中的至少一种，光辅助层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物，p型层的材料包括二苯基二（o-甲苯基）硅、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双（三苯基硅）苯或p-双（三苯基硅）苯中至少一种。
在优选的实施例中，所述n型层的厚度为1μm～10μm，所述光辅助层的厚度为20nm～50nm，所述p型层的厚度为20nm～60nm。
在优选的实施例中，所述光辅助层中所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述聚苯磺酸盐的重量比为2:1～6:1。
在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。
在优选的实施例中，所述第一活性层及第二活性层中所述聚3-己基噻吩与所述6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1:0.5～1:4。
一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：
在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层；
在所述空穴缓冲层上旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液，形成第一活性层；
将含有n型层的材料的悬浮液旋涂在所述第一活性层表面制备n型层，所述n型层的材料选自氧化锌、二氧化钛、氧化镁或氧化钙中的至少一种；
将含有光辅助层的材料的水溶液旋涂在所述n型层的表面制备光辅助层，所述光辅助层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物；
将含有p型层的材料的悬浮液旋涂在所述光辅助层的表面制备p型层，p型层的材料包括二苯基二（o-甲苯基）硅、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双（三苯基硅）苯或p-双（三苯基硅）苯中至少一种；
在所述p型层表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液，形成第二活性层；及
在所述第二活性层的表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。
在优选的实施例中，所述n型层的厚度为1μm～10μm，所述光辅助层的厚度为20nm～50nm，所述p型层的厚度为20nm～60nm。
在优选的实施例中，所述光辅助层中所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述聚苯磺酸盐的重量比为2:1～6:1，所述光辅助层的材料的水溶液中，所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述水的质量比为1:100～1:20。
在优选的实施例中，所述含有n型层的材料的悬浮液中，所述n型层的材料的浓度为50mg/mL～200mg/mL。
在优选的实施例中，所述含有p型层的材料的悬浮液中，所述p型层的材料的浓度为20mg/ml～100mg/ml。
上述太阳能电池器件及其制备方法，通过在第一活性层及第二活性层之间制备中间层，提高太阳能电池器件的第一活性层及第二活性层的光吸收效率，从而提高光电转换效率；中间层由n型层、层叠于n型层表面的光辅助层及层叠于光辅助层表面的p型层组成，n型层的金属氧化物有利于电子传输，使电子更快的到达中间层，同时可作为缓冲作用使光辅助层与活性层之间得到缓冲，防止中间层的链段与活性层之间发生缠结，影响载流子的分离效率，而光辅助层采用聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物，可提高光的透过性，同时，光辅助层的折射率较低（为1.5左右），与活性层比较一致，因此，避免了全反射现象，可使更多的光到达活性层，同时，光辅助层可同时具有电子传输作用和空穴传输作用，可收集电子和空穴，而p型层主要是起到传输空穴的作用，使空穴更快的传输到光辅助层中，同时，避免了空穴缓冲层与光辅助层之间界面缺陷的存在，从而提高光电转换效率。
附图说明
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流程图；
图3为实施例1的太阳能电池器件及传统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
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
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、第一活性层30、中间层40、第二活性层50、电子缓冲层60及阴极70。
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的材料为聚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，优选为3:1。空穴缓冲层20的厚度为20nm～80nm，优选为60nm。
第一活性层30形成于空穴缓冲层20表面。第一活性层30的材料为聚3-己基噻吩(P3HT)与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61BM）的混合物。其中P3HT:PC61BM的质量为1:0.5～1:4，优选为1:2。第一活性层30的厚度为100nm～300nm，优选为130nm。
中间层40形成于第一活性层30的表面。中间层40包括形成于第一活性层30表面的n型层42、层叠于n型层42表面的光辅助层44及层叠于光辅助层44表面的p型层46。
n型层42的材料选自氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）、氧化镁（MgO）或氧化钙（CaO）中的至少一种。n型层42的厚度为1μm～10μm。
光辅助层44的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩（PEDOT）与聚苯磺酸盐（PSS）混合物。光辅助层44的厚度为20nm～50nm。
p型层46的材料选自二苯基二（o-甲苯基）硅（UGH1）、p-二（三苯基硅）苯（UGH2）、1,3-双（三苯基硅）苯（UGH3）或p-双（三苯基硅）苯（UGH4）中的至少一种。p型层46的厚度为20nm～60nm。
第二活性层50形成于掺杂层46的表面。第二活性层50的材料为聚3-己基噻吩(P3HT)与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61BM）的混合物。其中P3HT:PC61BM的质量为1:0.5～1:4，优选为1:2。第二活性层50的厚度为100nm～300nm，优选为130nm。
电子缓冲层60形成于第二活性层50表面。电子缓冲层60的材料选自叠氮化铯（CsN3）、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60的厚度为0.5nm～10nm，优选为0.7nm。
阴极70形成于电子缓冲层60表面。阴极70的材料选自铝（Al）、银（Ag）、金（Au）及铂（Pt）中的至少一种，优选为Al。阴极70的厚度为80nm～300nm，优选为150nm。
该太阳能电池器件100，通过在第一活性层30及第二活性层50之间制备中间层40，提高太阳能电池器件10的第一活性层30及第二活性层50的光吸收效率，从而提高光电转换效率；中间层由n型层、层叠于n型层表面的光辅助层及层叠于光辅助层表面的p型层组成，n型层的金属氧化物有利于电子传输，使电子更快的到达中间层，同时可作为缓冲作用使光辅助层与活性层之间得到缓冲，防止中间层的链段与活性层之间发生缠结，影响载流子的分离效率，而光辅助层采用聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物，可提高光的透过性，同时，光辅助层的折射率较低（为1.5左右），与活性层比较一致，因此，避免了全反射现象，可使更多的光到达活性层，同时，光辅助层可同时具有电子传输作用和空穴传输作用，可收集电子和空穴，而p型层主要是起到传输空穴的作用，使空穴更快的传输到光辅助层中，同时，避免了空穴缓冲层与光辅助层之间界面缺陷的存在，从而提高光电转换效率。
需要说明的是，上述太阳能电池器件100还可以根据需要设置其他功能层。
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、在阳极10表面旋涂制备空穴缓冲层20。
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。
空穴缓冲层20通过在阳极10表面旋涂含有空穴缓冲材料的溶液制备。旋涂的转速为2000rpm～6000rpm，时间为10s～30s，优选的，旋涂的转速为3000rpm，时间为15s。空穴缓冲材料为聚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，优选为3：1。含有空穴缓冲材料的溶液中PEDOT的质量百分含量为1%～5%，优选为3%，溶剂为水。旋涂后在100℃～200℃下加热10分钟～30分钟，优选在200℃下加热30分钟。空穴缓冲层20的厚度为20nm～80nm，优选为60nm。
步骤S120、在空穴缓冲层20表面旋涂制备第一活性层30。
第一活性层30由第一活性层溶液旋涂在空穴缓冲层20表面制成。旋涂的转速为4000rpm～6000rpm，时间为10s～30s，优选的，旋涂转速为5000rpm，时间为20s。第一活性层溶液中第一活性层材料的浓度为8mg/ml～30mg/ml，优选为20mg/ml。第一活性层溶液的溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯及氯仿中的至少一种，优选为氯苯。第一活性层材料为聚3-己基噻吩(P3HT)与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61BM）的混合物。其中P3HT:PC61BM的质量为1:0.5～1:4，优选为1:2。旋涂第一活性层30在充满惰性气体的手套箱中进行，之后在50℃～200℃下退火5分钟～100分钟，优选在100℃下退火20分钟。第一活性层30的厚度为100nm～300nm，优选为130nm。
步骤S130、将含有富勒烯衍生物的悬浮液旋涂在第一活性层30表面制备n型层42。
n型层42的材料选自氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）、氧化镁（MgO）或氧化钙（CaO）中的至少一种。n型层42的厚度为1μm～10μm。
优选的，含有n型层42的材料悬浮液中，n型层42的材料的浓度为50mg/mL～200mg/mL。悬浮液中的溶剂为水，乙醇，异丙醇或正丁醇。
优选的，旋涂的转速为4000rpm～8000rpm，时间为10s～30s。旋涂后在100℃～200℃下烘干10分钟～30分钟。
步骤S140、将含有光辅助层的材料的水溶液旋涂在n型层42的表面制备光辅助层44。
光辅助层44的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩（PEDOT）与聚苯磺酸盐（PSS）混合物。光辅助层44的厚度为20nm～50nm。
优选的，所述光辅助层中所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述聚苯磺酸盐的重量比为2:1～6:1，所述光辅助层的材料的水溶液中，所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述水的质量比为1:100～1:20。
优选的，旋涂的转速为4000rpm～6000rpm，时间为10s～30s。旋涂后在100℃～200℃下烘干15分钟～60分钟。
步骤S150、将含有p型层的材料的悬浮液旋涂在光辅助层44的表面制备p型层46。
p型层46的材料选自p型层的材料包括二苯基二（o-甲苯基）硅、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双（三苯基硅）苯或p-双（三苯基硅）苯中至少一种。
p型层46的厚度为20nm～60nm。
优选的，含有p型层的材料的悬浮液中，p型层46的材料的浓度为20mg/ml～100mg/ml。悬浮液中的溶剂为氯苯、三氯甲烷、二氯甲烷或对二甲苯。
优选的，旋涂的转速为2000rpm～5000rpm，时间为10s～30s。旋涂后在100℃～200℃下烘干10分钟～30分钟。
步骤S160、在p型层46表面旋涂制备第二活性层50。
第二活性层50由第二活性层溶液旋涂在掺杂层表面制成。旋涂的转速为4000rpm～6000rpm，时间为10s～30s，优选的，旋涂转速为5000rpm，时间为20s。第二活性层溶液中第二活性层材料的浓度为8mg/ml～30mg/ml，优选为20mg/ml。第二活性层溶液的溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯及氯仿中的至少一种，优选为氯苯。第二活性层材料为聚3-己基噻吩(P3HT)与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61BM）的混合物。其中P3HT:PC61BM的质量为1:0.5～1:4，优选为1:2。旋涂第二活性层50在充满惰性气体的手套箱中进行，之后在50℃～200℃下退火5分钟～100分钟，优选在100℃下退火20分钟。第二活性层50的厚度为100nm～300nm，优选为130nm。
步骤S170、在第二活性层50的表面依次蒸镀制备电子缓冲层60及阴极70。
电子缓冲层60形成于第二活性层50表面。电子缓冲层60的材料选自叠氮化铯（CsN3）、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60的厚度为0.5nm～10nm，优选为0.7nm。蒸镀在真空压力为3×10-3～2×10-5Pa下进行，蒸镀速率为0.1nm/s～1nm/s。
阴极70形成于电子缓冲层60表面。阴极70的材料选自铝（Al）、银（Ag）、金（Au）及铂（Pt）中的至少一种，优选为Al。阴极70的厚度为80nm～300nm，优选为150nm。蒸镀在真空压力为3×10-3～2×10-5Pa下进行，蒸镀速率为1nm/s～10nm/s。
上述太阳能电池器件制备方法，制备工艺简单，制备的太阳能电池器件的能量转换效率较高。
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。
本发明实施例及对比例所用到的制备与测试仪器为：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）、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。
实施例1
本实施例制备的结构为：ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/TiO2/PEDOT:PSS/UGH2/P3HT:PC61BM/LiF/Al的太阳能电池器件。其中，“/”表示层叠结构，“：”表示掺杂或混合，以下实施例相同。
先将ITO进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，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；清洗干净后对导电基底进行氧等离子处理，处理时间为10min，功率为20W；旋涂制备空穴缓冲层，材料为PEDOT:PSS的质量比为3:1，PEDOT的质量分数为3%，旋涂的转速为3000rpm，时间为15s，旋涂后在200℃下加热30min，厚度为60nm；旋涂第一活性层，第一活性层由浓度为20mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为氯苯，P3HT与PC61BM的质量比为1:2，旋涂的转速为5000rpm，时间为20s，旋涂后在100℃下退火20分钟，厚度控制在130nm。旋涂n型层，悬浮液包括TiO2及溶剂，溶剂为乙醇，TiO2的浓度为100mg/ml，旋涂的转速为5000rpm，时间为20s，150℃烘干20min，厚度为5μm。接着旋涂光辅助层，悬浮液包括重量比为3:1的PEDOT:PSS水溶液，溶剂为水，PEDOT与水质量比为3:100，旋涂的转速为5000rpm，时间为20s，150℃烘干30min，厚度为40nm。旋涂制备p型层，悬浮液包括UGH2及溶剂，溶剂为氯苯，UGH2的浓度为40mg/ml，旋涂的转速为4000rpm，时间为20s，180℃烘干20min，厚度为40nm；然后旋涂第二活性层，第二活性层由浓度为12mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为氯苯，P3HT与PC61BM的质量比为1:2，旋涂的转速为5000rpm，时间为10s，旋涂后在70℃下退火30分钟，厚度控制在120nm。然后蒸镀制备电子缓冲层，材料为LiF，厚度为0.7nm，蒸镀在真空压力为5×10-4Pa下进行，蒸镀速率为0.2nm/s；蒸镀阴极，材料为Al，厚度为150nm，蒸镀在真空压力为5×10-4Pa下进行，蒸镀速率为4nm/s。最后得到所要的聚合物太阳能电池器件。
请参阅图3，所示为实施例1中制备的结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/TiO2/PEDOT:PSS/UGH2/P3HT:PC61BM/LiF/Al的太阳能电池器件（曲线1）与传统的结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al太阳能电池器件（曲线2）的电流密度与电压关系，表1所示为实施例1中制备的结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/TiO2/PEDOT:PSS/UGH2/P3HT:PC61BM/LiF/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、电压、能量转换效率（η）及填充因子数据。传统的太阳能电池器件中各层厚度与实施例1制备的太阳能电池器件中各层厚度相同。
表1
电流密度（mA/cm2） 电压（V） η（%） 填充因子
曲线1 13.51 0.73 3.38 0.34
曲线2 7.74 0.72 1.87 0.34
从表1和图3可以看到，常用的太阳能电池器件电流密度为7.74mA/cm2，而实施例1制备的太阳能电池器件电流密度提高到了13.51mA/cm2，这说明，本发明的中间层能提高光电转换效率。传统的太阳能电池器件的能量转换效率为1.87%，而实施例1制备的太阳能电池器件的能量转换效率为3.38%。
以下各个实施例的电流密度与电压关系曲线、电流密度、电压、能量转换效率及填充因子都与实施例1相类似，各太阳能电池器件也具有类似的能量转换效率，在下面不再赘述。
实施例2
本实施例制备的结构为IZO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/ZnO/PEDOT:PSS/UGH1/P3HT:PC61BM/Cs2CO3/Au的太阳能电池器件。
先将IZO进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，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；清洗干净后对导电基底进行氧等离子处理，处理时间为15min，功率为10W；旋涂制备空穴缓冲层，材料为PEDOT:PSS的质量比为2:1，PEDOT的质量分数为5%，旋涂的转速为6000rpm，时间为30s，旋涂后在100℃下加热60min，厚度为20nm；旋涂第一活性层，第一活性层由浓度为8mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为甲苯，P3HT与PC61BM的质量比为1:4，旋涂的转速为4000rpm，时间为10s，旋涂后在50℃下退火100分钟，厚度控制在300nm。旋涂n型层，悬浮液包括ZnO及溶剂，溶剂为水，ZnO的浓度为50mg/ml，旋涂的转速为8000rpm，时间为30s，200℃烘干20min，厚度为1μm。接着旋涂光辅助层，悬浮液包括重量比为2:1的PEDOT:PSS水溶液，溶剂为水，PEDOT与水质量比为1:20，旋涂的转速为6000rpm，时间为30s，100℃烘干60min，厚度为20nm。旋涂制备p型层，悬浮液包括UGH1及溶剂，溶剂为三氯甲烷，UGH1的浓度为20mg/ml，旋涂的转速为2000rpm，时间为10s，100℃烘干20min，厚度为60nm；然后旋涂第二活性层，第二活性层由浓度为30mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为二甲苯，P3HT与PC61BM的质量比为1:4，旋涂的转速为6000rpm，时间为10s，旋涂后在150℃下退火15分钟，厚度控制在100nm。然后蒸镀制备电子缓冲层，材料为Cs2CO3，厚度为5nm，蒸镀在真空压力为3×10-3Pa下进行，蒸镀速率为0.1nm/s；蒸镀阴极，材料为Au，厚度为300nm，蒸镀在真空压力为3×10-3Pa下进行，蒸镀速率为1nm/s。最后得到所要的聚合物太阳能电池器件。
实施例3
本实施例制备的结构为FTO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/MgO/PEDOT:PSS/UGH3/P3HT:PC61BM/CsN3/Ag的太阳能电池器件。
先将FTO进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，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；清洗干净后对导电基底进行氧等离子处理，处理时间为5min，功率为50W；旋涂制备空穴缓冲层，材料为PEDOT:PSS的质量比为6:1，PEDOT的质量分数为1%，旋涂的转速为2000rpm，时间为10s，旋涂后在200℃下加热15min，厚度为80nm；旋涂第一活性层，第一活性层由浓度为30mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为氯仿，P3HT与PC61BM的质量比为1:4，旋涂的转速为6000rpm，时间为30s，旋涂后在200℃下退火5分钟，厚度控制在100nm。旋涂n型层，悬浮液包括MgO及溶剂，溶剂为异丙醇，MgO的浓度为200mg/ml，旋涂的转速为4000rpm，时间为10s，100℃烘干20min，厚度为10μm。接着旋涂光辅助层，悬浮液包括重量比为6:1的PEDOT:PSS水溶液，溶剂为水，PEDOT与水质量比为1:100，旋涂的转速为4000rpm，时间为10s，200℃烘干15min，厚度为50nm。旋涂制备p型层，悬浮液包括UGH3及溶剂，溶剂为二氯甲烷，UGH3的浓度为100mg/ml，旋涂的转速为5000rpm，时间为30s，200℃烘干20min，厚度为20nm；然后旋涂第二活性层，第二活性层由浓度为8mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为甲苯，P3HT与PC61BM的质量比为1:0.5，旋涂的转速为4000rpm，时间为10s，旋涂后在150℃下退火15分钟，厚度控制在200nm。然后蒸镀制备电子缓冲层，材料为CsN3，厚度为10nm，蒸镀在真空压力为2×10-5Pa下进行，蒸镀速率为1nm/s；蒸镀阴极，材料为Ag，厚度为80nm，蒸镀在真空压力为2×10-5Pa下进行，蒸镀速率为10nm/s。最后得到所要的聚合物太阳能电池器件。
实施例4
本实施例制备的结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/CaO/PEDOT:PSS/UGH4/P3HT:PC61BM/Li2CO3/Pt的太阳能电池器件。
先将ITO进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，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；清洗干净后对导电基底进行氧等离子处理，处理时间为10min，功率为25W；旋涂制备空穴缓冲层，材料为PEDOT:PSS的质量比为3:1，PEDOT的质量分数为3.5%，旋涂的转速为5000rpm，时间为20s，旋涂后在150℃下加热20min，厚度为60nm；旋涂第一活性层，第一活性层由浓度为10mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为二甲苯，P3HT与PC61BM的质量比为1:3，旋涂的转速为5000rpm，时间为20s，旋涂后在100℃下退火30分钟，厚度控制在200nm。旋涂n型层，悬浮液包括CaO及溶剂，溶剂为正丁醇，CaO的浓度为120mg/ml，旋涂的转速为5000rpm，时间为15s，150℃烘干30min，厚度为8μm。接着旋涂光辅助层，悬浮液包括重量比为4:1的PEDOT:PSS水溶液，溶剂为水，PEDOT与水质量比为9:20，旋涂的转速为4500rpm，时间为20s，150℃烘干30min，厚度为35nm。旋涂制备p型层，悬浮液包括UGH4及溶剂，溶剂为二甲苯，UGH4的浓度为80mg/ml，旋涂的转速为3000rpm，时间为20s，150℃烘干20min，厚度为50nm；然后旋涂第二活性层，第二活性层由浓度为25mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂而成，溶剂为氯仿，P3HT与PC61BM的质量比为1:2，旋涂的转速为4200rpm，时间为20s，旋涂后在150℃下退火10分钟，厚度控制在80nm。然后蒸镀制备电子缓冲层，材料为Li2CO3，厚度为1nm，蒸镀在真空压力为2×10-4Pa下进行，蒸镀速率为0.25nm/s；蒸镀阴极，材料为Pt，厚度为100nm，蒸镀在真空压力为2×10-4Pa下进行，蒸镀速率为2.5nm/s。最后得到所要的聚合物太阳能电池器件。
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 (10)

1.一种太阳能电池器件，其特征在于，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物，所述中间层包括n型层、层叠于n型层表面的光辅助层及层叠于光辅助层表面的p型层，n型层的材料选自氧化锌、二氧化钛、氧化镁或氧化钙中的至少一种，光辅助层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物，p型层的材料包括二苯基二（o-甲苯基）硅、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双（三苯基硅）苯或p-双（三苯基硅）苯中至少一种。
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n型层的厚度为1μm～10μm，所述光辅助层的厚度为20nm～50nm，所述p型层的厚度为20nm～60nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述光辅助层中所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述聚苯磺酸盐的重量比为2:1～6:1。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述空穴缓冲层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池器件，其特征在于：所述第一活性层及第二活性层中所述聚3-己基噻吩与所述6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1:0.5～1:4。
6.一种太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层；
在所述空穴缓冲层上旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液，形成第一活性层；
将含有n型层的材料的悬浮液旋涂在所述第一活性层表面制备n型层，所述n型层的材料选自氧化锌、二氧化钛、氧化镁或氧化钙中的至少一种；
将含有光辅助层的材料的水溶液旋涂在所述n型层的表面制备光辅助层，所述光辅助层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐混合物；
将含有p型层的材料的悬浮液旋涂在所述光辅助层的表面制备p型层，p型层的材料包括二苯基二（o-甲苯基）硅、p-二（三苯基硅）苯、1,3-双（三苯基硅）苯或p-双（三苯基硅）苯中至少一种；
在所述p型层表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液，形成第二活性层；及
在所述第二活性层的表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池器件的制备方法，其特征在于：所述n型层的厚度为1μm～10μm，所述光辅助层的厚度为20nm～50nm，所述p型层的厚度为20nm～60nm。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池器件的制备方法，其特征在于：所述光辅助层中所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述聚苯磺酸盐的重量比为2:1～6:1，所述光辅助层的材料的水溶液中，所述聚3,4-二氧乙烯噻吩与所述水的质量比为1:100～1:20。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池器件的制备方法，其特征在于：所述含有n型层的材料的悬浮液中，所述n型层的材料的浓度为50mg/mL～200mg/mL。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池器件的制备方法，其特征在于：所述含有p型层的材料的悬浮液中，所述p型层的材料的浓度为20mg/ml～100mg/ml。
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