CN106252519A - 有机太阳能电池加工方法 - Google Patents

有机太阳能电池加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106252519A
CN106252519A CN201610807497.7A CN201610807497A CN106252519A CN 106252519 A CN106252519 A CN 106252519A CN 201610807497 A CN201610807497 A CN 201610807497A CN 106252519 A CN106252519 A CN 106252519A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
organic solar
electrode layer
module
solar batteries
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.)
Pending
Application number
CN201610807497.7A
Other languages
English (en)
Inventor
苏子生
晋芳铭
高远
初蓓
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.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
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 Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201610807497.7A priority Critical patent/CN106252519A/zh
Publication of CN106252519A publication Critical patent/CN106252519A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/451—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • 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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种有机太阳能电池加工方法，包括：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解直径为10nm‑1μm的模块小球阵列，得模块电极层；模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得合金薄膜电极层；用有机溶剂将模块小球剥离，得合金纳米颗粒；合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层。在沉积合金薄膜前布置模块小球，使合金材料填充在相邻的模块小球之间，当剥离模块小球后得到的合金颗粒的相对面为弧形面的三角形结构，根据模块小球的尺寸不同得到不同大小的合金颗粒，本发明可以制备表面等离激元共振峰更宽、波长更长的金属纳米颗粒，在更宽的波长范围内提高有机太阳能电池的吸收，提高了光电转化效率。

Description

有机太阳能电池加工方法
技术领域
本发明涉及有机太阳能电池技术领域，具体的说，是涉及一种有机太阳能电池加工方法。
背景技术
有机太阳能电池是一种以有机光电材料作为光吸收层的光伏电池发电技术，具有重量轻、工艺简单、制造成本低、可集成在大面积和柔性基板上、材料易得并且性能易于调节等诸多优点。但是，大部分有机光电材料激子扩散长度较短、载流子迁移率较低。为了使有机活性层中的激子能够扩散到给体/受体界面发生解离形成自由载流子，并被相应电极有效收集，要求有机层的厚度必须足够薄(通常小于200nm)。但是这么薄的有机层无法吸收全部的入射光能量，限制了器件的效率。
近年来，纳米技术得到了飞速发展。人们发现金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越特性。金属纳米颗粒的表面等离激元特性也被用于增加有机太阳能电池的光吸收效率，进而提高其光电转化效率。这种表面等离激元特性极大的依赖金属纳米颗粒的尺寸和形貌。因此，金属纳米颗粒的可控制备成为有效利用其表面等离激元增强特性的前提。目前金属纳米颗粒可以通过化学方法或者物理方法来制备，其中真空热沉积技术是最常用的物理方法之一。但是，直接采用真空热沉积技术制备的金属纳米颗粒只能为球形或者椭球型，而且其粒径尺寸可调节的范围也较窄。即使通过退火的后序工艺，其尺寸变化范围也有限。因此，相关金属纳米颗粒的表面等离激元共振峰通常较窄，而且大多位于短波区域。尽管采用合金纳米颗粒可以拓宽金属纳米颗粒的表面等离激元共振峰，但是受其形貌的限制，其共振峰也很难达到近红外区域，从而限制了其在有机太阳能电池中的利用。
因此，如何提供一种有机太阳能电池的加工方法，以提高有机太阳能电池的光电效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种有机太阳能电池的加工方法，以提高有机太阳能电池的光电效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种有机太阳能电池加工方法，其包括步骤：
在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；
在具有所述模块小球的所述模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；
采用有机溶剂将所述合金薄膜电极层的所述模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；
在所述合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池，所述有机太阳能功能层具有吸收光的作用。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述底部电极层包括基板和所述基板上的电极层。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述基板为玻璃、硅片或塑料片。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述电极层和所述顶部电极层的材料均为金属、合金、半导体氧化物或导电聚合物。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述基板为玻璃，所述电极层为氧化铟锡层，采用磁控溅射技术在玻璃上沉积第一预设厚度氧化铟锡层形成所述底部电极层。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述基板为聚对苯二甲酸乙二醇酯板，所述电极层为氟和氧化铟的混合物层，采用磁控溅射技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯板上沉积第二预设厚度的氟和氧化铟的混合物层形成所述底部电极层。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述模块小球为聚苯乙烯小球，直径为20nm。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，所述底部电极层上采用自组装的方法制备一层所述模块小球。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，在具有所述模块小球的所述模块电极层上采用真空热沉积技术制备所述合金薄膜。
优选的，上述的有机太阳能电池加工方法中，在合金纳米颗粒表面采用真空热蒸发工艺或湿法工艺依次制备所述太阳能功能层和所述顶部电极层。
经由上述的技术方案可知，本发明公开了一种有机太阳能电池加工方法，其包括步骤：在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；并在该模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；采用有机溶剂将合金薄膜电极层的模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；在合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，其中，有机太阳能功能层具有吸收光的作用。通过在沉积合金薄膜前布置模块小球，可使合金材料填充在相邻的模块小球之间，当剥离模块小球后得到的合金颗粒的相对面为弧形面的三角形结构，在实际中可根据模块小球的尺寸不同得到不同大小的合金颗粒，因此采用本发明技术，可以制备表面等离激元共振峰更宽、波长更长的金属纳米颗粒，从而在更宽的波长范围内提高有机太阳能电池的吸收，更大程度的提高了有机太阳能电池的光电转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的有机太阳能电池加工方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种有机太阳能电池的加工方法，以提高有机太阳能电池的光电效率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明公开了一种有机太阳能电池加工方法，其包括以下步骤：
步骤S1：底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层。
具体的实施例中该底部电极层包括基板和基板表面的电极层，其中，基板作为整个电池的基础，支撑其他结构的设置。电极层为太阳能实现电能转化的重要部件。
步骤S2：在模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到具有合金薄膜电极层。
步骤S3：采用有机溶剂将合金薄膜电极层的模块小球剥离，获得合金纳米颗粒。
利用物质的相似相溶的性质将模块小球从合金薄膜电机层中分离出来，这样剩余的合金层形成合金纳米颗粒，并且合金纳米颗粒的形状的侧面与模块小球的外表面相对，即形成类似三角形的合金纳米颗粒。
步骤S4：在合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池。
其中，有机太阳能功能层具有吸收光的作用。
通过在沉积合金薄膜前布置模块小球，可使合金材料填充在相邻的模块小球之间，当剥离模块小球后得到的合金颗粒的外型为相对面为弧形面的三角形结构，在实际中可根据模块小球的尺寸不同得到不同大小的合金颗粒，因此采用本发明技术，可以制备表面等离激元共振峰更宽、波长更长的金属纳米颗粒，从而在更宽的波长范围内提高有机太阳能电池的吸收，更大程度的提高器件的光电转化效率。
优选地，上述的基板可为玻璃、硅片或塑料片，本申请中并不仅限于上述材料，在实际中也可采用其他材料的结构作为基板，但是，由于需要溶剂有机物，因此，尽量避免采用能够被有机物溶剂溶解的材料。
电极层和顶部电极层可以为金属、合金、半导体氧化物、导电聚合物等，如Al、Ca、Mg：Ag、Au、氧化铟锡、氧化铟钒、氟掺杂氧化铟、碳颗粒；合金纳米颗粒3材料可以是Au：Ag、Au：Cu、Au：Al、Ag：Al等合金；有机太阳能电池功能层可以为一层或多层结构，其材料可以是无机材料也可以是有机材料，但其中至少包含一层有机光电材料作为光吸收层。
在一具体实施例中，采用玻璃作为基板，氧化铟锡作为电极层的材料，采用磁控溅射技术在玻璃上沉积氧化铟锡形成底部电极层，底部电极层的厚度为150nm；采用直径为20nm的聚苯乙烯小球作为模块小球，然后采用真空热沉积技术在模块电极层上沉积5nm厚的金银合金层，其中，金：银(Au：Ag)质量比为1:5，再用四氢呋喃溶液将聚苯乙烯小球剥离，获得近似三角形的金银合金颗粒；采用真空热沉积技术依次沉积厚度为10nm的三氧化钼(MoO3)、厚度为30nm的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、厚度为40nm的C60和厚度为5nm的4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(Bphen)作为有机太阳能电池功能层；最后采用真空热沉积技术制备厚度为100nm的铝(Al)作为顶部电极层。
在另一具体实施例中，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯板作为基板，氟和氧化铟的混合物作为电极层，采用磁控溅射技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯板上沉积氟和氧化铟的混合物形成底部电极层，底部电极层的厚度为200nm；采用直径为20nm的聚苯乙烯小球作为模块小球，然后采用真空热沉积技术在模块电极层上沉积厚度为5nm的金银合金层，其中金：银(Au：Ag)质量比为1:5，再用四氢呋喃溶液将聚苯乙烯小球剥离，获得近似三角形的金银合金颗粒；采用旋转涂胶的方法依次沉积厚度为30nm的氧化锌(ZnO)、厚度为120nm的P3HT和PC60BM混合层和厚度为40nm的PEDOT和PSS的混合物作为有机太阳能电池功能层；最后采用真空热沉积技术制备厚度100nm的银作为顶部电极层。
进一步的实施中，模块小球通过自组装的方法铺设在底部电极层上。在合金纳米颗粒表面采用真空热蒸发工艺或湿法工艺依次制备太阳能功能层和顶部电极层。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种有机太阳能电池加工方法，其特征在于，包括步骤：
在底部电极层上制备一层能够被有机溶剂溶解且直径为10nm-1μm的模块小球阵列，得到具有模块小球的模块电极层；
在具有所述模块小球的所述模块电极层上沉积厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜电极层；
采用有机溶剂将所述合金薄膜电极层的所述模块小球剥离，获得合金纳米颗粒；
在所述合金纳米颗粒表面依次沉积有机太阳能功能层和顶部电极层，得到有机太阳能电池，所述有机太阳能功能层具有吸收光的作用。
2.根据权利要求1所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述底部电极层包括基板和所述基板上的电极层。
3.根据权利要求2所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述基板为玻璃、硅片或塑料片。
4.根据权利要求3所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述电极层和所述顶部电极层的材料均为金属、合金、半导体氧化物或导电聚合物。
5.根据权利要求4所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述基板为玻璃，所述电极层为氧化铟锡层，采用磁控溅射技术在玻璃上沉积第一预设厚度氧化铟锡层形成所述底部电极层。
6.根据权利要求4所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述基板为聚对苯二甲酸乙二醇酯板，所述电极层为氟和氧化铟的混合物层，采用磁控溅射技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯板上沉积第二预设厚度的氟和氧化铟的混合物层形成所述底部电极层。
7.根据权利要求1所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述模块小球为聚苯乙烯小球，直径为20nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，所述底部电极层上采用自组装的方法制备一层所述模块小球。
9.根据权利要求1-7任一项所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，在具有所述模块小球的所述模块电极层上采用真空热沉积技术制备所述合金薄膜。
10.根据权利要求1-7任一项所述的有机太阳能电池加工方法，其特征在于，在合金纳米颗粒表面采用真空热蒸发工艺或湿法工艺依次制备所述太阳能功能层和所述顶部电极层。
CN201610807497.7A 2016-09-07 2016-09-07 有机太阳能电池加工方法 Pending CN106252519A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610807497.7A CN106252519A (zh) 2016-09-07 2016-09-07 有机太阳能电池加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610807497.7A CN106252519A (zh) 2016-09-07 2016-09-07 有机太阳能电池加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106252519A true CN106252519A (zh) 2016-12-21

Family

ID=57599555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610807497.7A Pending CN106252519A (zh) 2016-09-07 2016-09-07 有机太阳能电池加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106252519A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107302038A (zh) * 2017-03-23 2017-10-27 南开大学 一种实现表面等离子激元增强型纳米结构薄膜太阳电池的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101246911A (zh) * 2008-03-10 2008-08-20 北京航空航天大学 一种金属微网格透明电极及其制备方法
CN101582331A (zh) * 2009-05-27 2009-11-18 彩虹集团公司 一种大表面积染料敏化太阳能电池铂对电极的制备方法
US20110100466A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-05 National Taiwan University Organic solar cell and method for forming the same
CN102832348A (zh) * 2012-08-28 2012-12-19 浙江大学 一种图形化电极、制备方法和有机太阳能电池
CN105594007A (zh) * 2014-02-03 2016-05-18 多次元能源系统研究集团 具有纳米凹凸结构的有机光伏电池及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101246911A (zh) * 2008-03-10 2008-08-20 北京航空航天大学 一种金属微网格透明电极及其制备方法
CN101582331A (zh) * 2009-05-27 2009-11-18 彩虹集团公司 一种大表面积染料敏化太阳能电池铂对电极的制备方法
US20110100466A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-05 National Taiwan University Organic solar cell and method for forming the same
CN102832348A (zh) * 2012-08-28 2012-12-19 浙江大学 一种图形化电极、制备方法和有机太阳能电池
CN105594007A (zh) * 2014-02-03 2016-05-18 多次元能源系统研究集团 具有纳米凹凸结构的有机光伏电池及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107302038A (zh) * 2017-03-23 2017-10-27 南开大学 一种实现表面等离子激元增强型纳米结构薄膜太阳电池的方法
CN107302038B (zh) * 2017-03-23 2020-06-12 南开大学 一种实现表面等离子激元增强型纳米结构薄膜太阳电池的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103746078B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
Reilly et al. Surface-plasmon enhanced transparent electrodes in organic photovoltaics
CN101414663B (zh) 一种并联结构的叠层聚合物薄膜太阳能电池
Guo et al. Fully solution-processing route toward highly transparent polymer solar cells
CN104409642B (zh) 一种钙钛矿/p型量子点复合结构太阳能电池的制备方法
Khang Recent progress in Si-PEDOT: PSS inorganic–organic hybrid solar cells
Jeong et al. Highly efficient perovskite solar cells based on mechanically durable molybdenum cathode
CN103594627A (zh) 一种反型有机薄膜太阳能电池及其制备方法
KR101154577B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
CN107706308A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN104993055A (zh) 基于表面等离激元效应的有机太阳电池结构及制备方法
CN106206955B (zh) 一种柔性太阳能电池
Feleki et al. p–i–n perovskite solar cells on steel substrates
CN109728173A (zh) 薄膜太阳能电池及其制备方法
CN106252519A (zh) 有机太阳能电池加工方法
Motavassel et al. Efficiency improvement of perovskite solar cell by modifying structural parameters and using Ag nanoparticles
CN107379019A (zh) 一种具有太阳能电池组件的智能机器人
Shamjid et al. Performance enhancement of polymer solar cells by incorporating Ag nanoparticles at an indium tin oxide/MoO3 buffer layer interface
CN205790075U (zh) 一种钙钛矿薄膜太阳能电池
CN103762281A (zh) 一种Ag和Au双金属纳米颗粒陷光结构的制备方法
CN111180588B (zh) 一种基于连续刮涂双体异质结的厚膜有机太阳能电池及其制备方法
CN105449048B (zh) 太阳能电池的制备方法及太阳能电池
KR101557234B1 (ko) 광투과율을 용이하게 조절할 수 있는 태양전지 제조방법 및 이의 방법으로 제조된 태양전지.
KR101273059B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
CN108550703A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161221