CN105810833A - 一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，它包括以下步骤：(a)以载玻片作为衬底，在其表面溅射AZO薄膜；(b)在反应釜中加入聚乙烯吡咯烷酮、1‑甲基‑3‑乙基咪唑鎓溴化盐和乙二醇形成混合溶液；随后向其中加入硝酸银的乙二醇溶液，密封后置于100～120℃反应1～5小时，再经离心清洗，超声分散后得到银纳米线水溶液；(c)向银纳米线水溶液中加入氯金酸溶液、氧化剂，在5～30℃反应5～10分钟，随后加入还原剂继续反应5～10分钟，经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到金包裹的银纳米线；(d)将金包裹的银纳米线分散在异丙醇溶液中，随后旋涂在AZO薄膜的表面得复合层样品；(e)再在其表面溅射AZO薄膜即可。这样提高了有机薄膜太阳能电池的效率。

Description

一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法
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前电极的制备方法，具体涉及一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法。
背景技术
目前，导电性和透光性都较好的透明薄膜材料有ITO(掺锡氧化铟)透明导电膜、FTO(掺氟氧化锡)透明导电膜，它们在可见光波长范围内都具有良好的透光性。然而它们也有各自的缺陷，ITO的制备成本高、基板尺寸小、有毒、高温下电阻率增加快。FTO则存在电阻大、通过率偏低的缺点。
银纳米颗粒在电学、光学、表面催化和传感等领域表现出优异的物理和化学特性，可作为介电材料、光敏感材料、生物传感器以及拉曼增强基底等，有着广泛的应用前景。银纳米颗粒具有较强表面等离子共振行为，共振吸收峰与颗粒的尺寸、形貌及颗粒的组装形态密切相关。如果将其应用到有机薄膜太阳能电池领域，可能会克服透明薄膜材料的上述缺陷。
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前电极的制备方法。
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前电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)以载玻片作为衬底，在其表面溅射AZO薄膜；
(b)在反应釜中加入聚乙烯吡咯烷酮、1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐和乙二醇形成混合溶液；随后向其中加入硝酸银的乙二醇溶液，密封后置于100～120℃反应1～5小时，再经离心清洗，超声分散后得到银纳米线水溶液；所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.1～0.5mol/L，所述1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的浓度为0.1～0.5mol/L，所述硝酸银的浓度为0.1～0.5mol/L，所述混合溶液和所述硝酸银的乙二醇溶液体积比为5～10∶1；
(c)向所述银纳米线水溶液中加入氯金酸溶液、氧化剂，在5～30℃反应5～10分钟，随后加入还原剂继续反应5～10分钟，经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到金包裹的银纳米线；所述氯金酸、所述氧化剂、所述还原剂与所述硝酸银的摩尔比为1∶0.1～0.2∶0.1～0.2∶1；
(d)将所述金包裹的银纳米线分散在异丙醇溶液中，随后旋涂在所述AZO薄膜的表面得复合层样品；
(e)将所述复合层样品置于50～60℃干燥，再在其表面溅射AZO薄膜即可。
优化地，步骤(a)中步骤(e)中，所述表面溅射AZO薄膜具体为以载玻片作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射方法生长AZO薄膜，溅射时腔体的温度为5～30℃，溅射压强为1～5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30～50nm，溅射功率为100w～120w，溅射时间为10～20min。
优化地，步骤(b)中，在加入聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的同时还加入与所述硝酸银摩尔量相同的十二烷基磺酸钠。
优化地，步骤(c)中，所述氧化剂为过氧化氢，所述还原剂为硼氢化钠。
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前电极的制备方法，通过采用特定的工艺步骤、加料顺序和加料量，这样能够制得金包覆的银纳米线，克服了太阳能电池红外波段吸收效率低及Ag纳米颗粒红外吸收不佳的缺点，提高了有机薄膜太阳能电池的效率。
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前电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)以载玻片(1cm×1cm)作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射设备生长AZO薄膜，具体参数为：溅射时腔体的温度为30℃，溅射压强为5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为50nm，溅射功率为120w，溅射时间为20min；
(b)在反应釜中加入聚乙烯吡咯烷酮、1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐和乙二醇形成混合溶液；随后向其中加入硝酸银的乙二醇溶液，密封后置于100℃反应5小时，再经离心清洗，超声分散后得到银纳米线水溶液；混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.1mol/L，1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的浓度为0.1mol/L，硝酸银的浓度为0.1mol/L，混合溶液和硝酸银的乙二醇溶液体积比为5∶1；
(c)向银纳米线水溶液中加入氯金酸溶液、过氧化氢，在5℃反应10分钟，随后加入硼氢化钠继续反应10分钟，经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到金包裹的银纳米线；氯金酸、过氧化氢、硼氢化钠与上述硝酸银的摩尔比为1∶0.1∶0.1∶1；
(d)将所述金包裹的银纳米线分散在异丙醇溶液中，随后旋涂在所述AZO薄膜的表面得复合层样品；
(e)将复合层样品置于50℃彻底干燥后，再参考步骤a在其表面溅射AZO薄膜即可。
实施例2
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)以载玻片(1cm×1cm)作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射设备生长AZO薄膜，具体参数为：溅射时腔体的温度为5℃，溅射压强为1×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30nm，溅射功率为100w，溅射时间为10min；
(b)在反应釜中加入聚乙烯吡咯烷酮、1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐和乙二醇形成混合溶液；随后向其中加入硝酸银的乙二醇溶液，密封后置于120℃反应1小时，再经离心清洗，超声分散后得到银纳米线水溶液；所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.5mol/L，所述1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的浓度为0.5mol/L，所述硝酸银的浓度为0.5mol/L，所述混合溶液和所述硝酸银的乙二醇溶液体积比为10∶1；
(c)向所述银纳米线水溶液中加入氯金酸溶液、过氧化氢，在30℃反应5分钟，随后加入硼氢化钠继续反应5分钟，经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到金包裹的银纳米线；氯金酸、过氧化氢、硼氢化钠与硝酸银的摩尔比为1∶0.2∶0.2∶1；
(d)将所述金包裹的银纳米线分散在异丙醇溶液中，随后旋涂在所述AZO薄膜的表面得复合层样品；
(e)将复合层样品置于60℃彻底干燥后，再参考步骤a在其表面溅射AZO薄膜即可。
实施例3
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，它包括以下步骤：
(a)以载玻片(1cm×1cm)作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射设备生长AZO薄膜，具体参数为：溅射时腔体的温度为20℃，溅射压强为2×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为40nm，溅射功率为110w，溅射时间为15min；
(b)在反应釜中加入聚乙烯吡咯烷酮、1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐和乙二醇形成混合溶液；随后向其中加入硝酸银的乙二醇溶液，密封后置于110℃反应2小时，再经离心清洗，超声分散后得到银纳米线水溶液；所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.25mol/L，所述1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的浓度为0.2mol/L，所述硝酸银的浓度为0.2mol/L，所述混合溶液和所述硝酸银的乙二醇溶液体积比为6∶1；
(c)向所述银纳米线水溶液中加入氯金酸溶液、过氧化氢，在20℃反应6分钟，随后加入硼氢化钠继续反应8分钟，经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到金包裹的银纳米线；所述氯金酸、所述氧化剂、所述还原剂与所述硝酸银的摩尔比为1∶0.15∶0.15∶1；
(d)将所述金包裹的银纳米线分散在异丙醇溶液中，随后旋涂在所述AZO薄膜的表面得复合层样品；
(e)将所述复合层样品置于55℃干燥，再在其表面溅射AZO薄膜即可。
实施例4
本实施例提供一种有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，它的步骤与实施例1中的基本一致，不同的是：步骤(b)中，在加入聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的同时还加入与硝酸银摩尔量相同的十二烷基磺酸钠。
将实施例1至实施例4中的前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9.2％、9.5％、9.4和10.2％。
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前电极的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(a)以载玻片作为衬底，在其表面溅射AZO薄膜；
(b)在反应釜中加入聚乙烯吡咯烷酮、1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐和乙二醇形成混合溶液；随后向其中加入硝酸银的乙二醇溶液，密封后置于100～120℃反应1～5小时，再经离心清洗，超声分散后得到银纳米线水溶液；所述聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.1～0.5mol/L，所述1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的浓度为0.1～0.5mol/L，所述硝酸银的浓度为0.1～0.5mol/L，所述混合溶液和所述硝酸银的乙二醇溶液体积比为5～10∶1；
(c)向所述银纳米线水溶液中加入氯金酸溶液、氧化剂，在5～30℃反应5～10分钟，随后加入还原剂继续反应5～10分钟，经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到金包裹的银纳米线；所述氯金酸、所述氧化剂、所述还原剂与所述硝酸银的摩尔比为1∶0.1～0.2∶0.1～0.2∶1；
(d)将所述金包裹的银纳米线分散在异丙醇溶液中，随后旋涂在所述AZO薄膜的表面得复合层样品；
(e)将所述复合层样品置于50～60℃干燥，再在其表面溅射AZO薄膜即可。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于：步骤(a)中步骤(e)中，所述表面溅射AZO薄膜具体为以载玻片作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射方法生长AZO薄膜，溅射时腔体的温度为5～30℃，溅射压强为1～5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30～50nm，溅射功率为100w～120w，溅射时间为10～20min。
3.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于：步骤(b)中，在加入聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基-3-乙基咪唑鎓溴化盐的同时还加入与所述硝酸银摩尔量相同的十二烷基磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于：步骤(c)中，所述氧化剂为过氧化氢，所述还原剂为硼氢化钠。
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