CN105633285A - 一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法 - Google Patents

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方倩
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Abstract

本发明涉及一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：(a)将异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌10～30分钟，再超声5～10分钟得混合物；所述异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐的比例为20～50ml∶0.005～0.02g∶1～2mol∶1～2mol；(b)将所述混合物通过喷雾涂膜或3D打印的方式涂覆在基体上即可。通过采用特定含量的组合混合后进行喷雾或3D打印的方式在基体涂膜，工艺步骤简单、成本低，而且制得的有机薄膜太阳能电池效率较高。

Description

一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池器件领域，涉及一种太阳能电池阴极的制备方法，具体涉及一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法。
背景技术
随着传统化石能源的短缺，以及日益严重地环境问题，高效、低能耗、无污染的太阳能电池受到各国的重视。有机薄膜太阳能电池被期望用作未来的低成本太阳能电池，因为它们与传统的硅和化合物半导体太阳能电池相比可以更容易且以更低的设备成本制造。
现有的有机薄膜太阳能电池通常由透明电极、空穴传输层、光电转换层、电子传输层和金属电极相继堆叠在透明衬底上。Snaith等(Nature2013，501，395-398)也是用spiro-MeOTAD作为空穴传输材料，Ag作为电极材料，这样使得薄膜太阳能电池的制备成本高，而且Ag很容易氧化，稳定性与耐久性差。现在已有把碳材料加入到有机薄膜太阳能电池中的，如马廷丽等(J.Phys.Chem.Lett.2014，5(18)，3241-3246)将碳浆料研磨后采用刮涂法制备的碳电极层，此工艺操作周期长，可控性不强，不利于广泛使用。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌10～30分钟，再超声5～10分钟得混合物；所述异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐的比例为20～50ml∶0.005～0.02g∶1～2mol∶1～2mol；
(b)将所述混合物通过喷雾涂膜或3D打印的方式涂覆在基体上即可。
优化地，所述碳材料为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、碳粉、炭黑和碳纤维中的一种或者多种。
进一步地，所述电子有机传输材料为噁二唑、噻二唑、1，2，4-三唑衍生物、均三唑、萘环、喹啉环和4，4’-二(2，2-二苯乙烯基)联苯中的一种或者多种。
优化地，所述异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐的比例为20ml∶0.01g∶1mol∶2mol。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，通过采用特定含量的组合混合后进行喷雾或3D打印的方式在基体涂膜，工艺步骤简单、成本低，而且制得的有机薄膜太阳能电池效率较高。
具体实施方式
下面将对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将20ml异丙醇、0.005g石墨烯、1mol噁二唑和1mol的1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌10分钟，再超声10分钟得混合物；
(b)将上述混合物通过喷雾涂膜，载气流量为0.25L/min，喷雾涂膜时间为250秒，得到有机薄膜太阳能电池碳电极。
实施例2
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将20ml异丙醇、0.01g碳粉、1mol噻二唑和2mol的1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌10分钟，再超声10分钟得混合物；
(b)将上述混合物通过喷雾涂膜，载气流量为0.25L/min，喷雾涂膜时间为250秒，得到有机薄膜太阳能电池碳电极。
实施例3
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将50ml异丙醇、0.02g碳纤维、2mol噻二唑和2mol的1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌30分钟，再超声5分钟得混合物；
(b)将上述混合物通过喷雾涂膜，载气流量为0.1L/min，喷雾涂膜时间为50秒，得到有机薄膜太阳能电池碳电极。
实施例4
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将30ml异丙醇、0.01g单壁碳纳米管、1.5mol噻二唑和1.5mol的1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌20分钟，再超声8分钟得混合物；
(b)将上述混合物通过喷雾涂膜，载气流量为0.2L/min，喷雾涂膜时间为200秒，得到有机薄膜太阳能电池碳电极。
实施例5
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)将30ml异丙醇、0.01g多壁碳纳米管、1.5mol萘环和1.5mol的1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌20分钟，再超声8分钟得混合物；
(b)将上述混合物通过现有的3D打印工艺制备碳电极。
将实施例1至实施例5中的碳电极与现有的其它部件组装成有机薄膜太阳能电池，对其进行光电性能测试，它们的光电转化效率分别为8.5％、10.2％、9.0％和9.2％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(a)将异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐混合后，搅拌10～30分钟，再超声5～10分钟得混合物；所述异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐的比例为20～50ml∶0.005～0.02g∶1～2mol∶1～2mol；
(b)将所述混合物通过喷雾涂膜或3D打印的方式涂覆在基体上即可。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，其特征在于：所述碳材料为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、碳粉、炭黑和碳纤维中的一种或者多种。
3.根据权利要求1或2所述的有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，其特征在于：所述电子有机传输材料为噁二唑、噻二唑、1，2，4-三唑衍生物、均三唑、萘环、喹啉环和4，4’-二(2，2-二苯乙烯基)联苯中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池碳电极的制备方法，其特征在于：所述异丙醇、碳材料、电子有机传输材料和1-甲基-3-乙基咪唑鎓四氟硼酸盐的比例为20ml∶0.01g∶1mol∶2mol。
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