7] 步驟一：本實施例采用的襯底110為導電玻璃，即在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃111 的基礎上，利用濺射、蒸發(fā)等多種方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ΙΤ0)膜112加工制作成 的。用氬氣離子束刻蝕的方法（例如，離子束刻蝕的功率為350瓦，刻蝕時間為10~15分 鐘）在金屬掩模板的輔助下，在3*3cm2透明氧化銦錫導電玻璃上刻蝕出陽電極120、陰電極 130、以及獨立于所述陽電極120、陰電極130的門電極140,使所述門電極140與所述襯底 110至少一邊緣連通（參見圖1)。其中，所述門電極140的形狀還有進一步優(yōu)化，具體包 括與所述襯底110邊緣連通的第二部分142以及開設于所述襯底110中心區(qū)域的第一部分 141，所述第二部分142與所述第一部分141通過橋接部143相連。
[0038] 進一步地，門電極140所在區(qū)域占整個襯底的面積較佳方案為10%。若門電極140 太大，介電層150的針孔密度會增加，起不到用外加電場調(diào)控器件性能的作用；門電極140 太小，電池電流密度較小，很難實現(xiàn)器件的實用化。并且，橋接部也屬于門電極的一部分，占 用門電極的面積，為了使門電極的實用面積最大化，同時又能保證將門電極引出襯底，優(yōu)選 將橋接部開設得越細窄、越短小，越好。
[0039] 步驟二：如圖2所示，通過掩膜的方法在門電極140對應區(qū)域，利用原子層沉積的 方法在150°C生長48小時，得到80nm厚的致密的三氧化二鋁層，作為本實施例的介電層 150。該介電層150在10V偏壓下，漏電流僅為10 9A。
[0040] 步驟三：在介電層150上通過氣相聚合的方法在55°C下原位生長出100nm厚、具 有穩(wěn)定高導性的、透明的、聚（3, 4-亞乙二氧基）噻吩（PEDOT)作為器件的陽極材料。然后， 再通過光刻方法在PED0T上刻蝕出方形孔狀（在其他實施例中還可以是六邊形、圓形孔）， 并用離子束刻蝕的方法在350瓦的功率下刻蝕10分鐘，將PED0T材料刻蝕形成具有若干通 孔（圖中未示出）的網(wǎng)狀陽極層160。其中，網(wǎng)狀陽極層160較優(yōu)化的占空比為1 :1. 5,通 孔孔徑為20*20微米。
[0041] 步驟四：得到的網(wǎng)狀陽極層160上蒸鍍上約10nm厚的氧化鑰作為空穴傳輸材料， 然后采用旋涂、蒸鍍、或刮涂的方法在所述空穴傳輸材料上制作活性材料（例如為P3HT (聚 己基噻吩）和富勒烯衍生物[6,6]-phenyl-C61_butyric acid methyl ester(PCBM)的 共混物），最后在110°c退火10分鐘。上述的空穴傳輸材料與活性材料共同構成活性層170， 通過網(wǎng)狀陽極層160上的通孔與介電層150連接。
[0042] 步驟五：在形成有所述活性層170的襯底110上，通過蒸鍍的方法用掩膜版鍍上 LiF和A1分別作為電子傳輸材料和收集材料，電子傳輸材料和收集材料即構成本發(fā)明的陰 極層180。
[0043] 對通過本實施例方法獲得的場效應有機太陽能電池進行器件性能測試，其結果表 明：結合圖4所示，5V門電壓下器件的開路電壓（〇,短路電流（IJ以及FF值都分別比0 伏電壓下提商了 85%，43%，8%，如表1所不。
[0044] 表1不同門電壓下器件的開路電壓，短路電流（IJ以及FF值
[0047] 實施例2
[0048] 本實施例與實施例1所不同的是，用光刻的方法在襯底上制備出各個電極圖案。 然后用HC1和Zn粉對沒有光刻膠保護的地方進行濕法刻蝕?；蛘哂脷咫x子束刻蝕（IBE) 的方法對沒有光刻膠保護的襯底進行干法刻蝕。在門電極對上部分通過原子沉積的方法生 長出80nm厚的三氧化二鋁作為器件的介電層。將生長在其他襯底上的PED0T膜剝離下來， 在乙醇中轉移到所述介電層上。
[0049] 其他工序和實施例1相同。
[0050] 實施例3
[0051] 本實施例與實施例1所不同的是，用氬離子束刻蝕（IBE)在掩膜板的輔助下刻蝕 出各個電極圖案。在門電極對上旋涂800nm厚的聚酰亞胺（PI)作為器件的介電層。通過 光刻方法在介電層上光刻出網(wǎng)格狀圖案，然后濺射一層200納米厚的ITO電極材料制得網(wǎng) 狀陽極層。
[0052] 其他工序和實施例1相同。
【主權項】
1. 一種場效應有機太陽能電池的制備方法，其包括如下步驟： 步驟一：在襯底上分別刻蝕陽電極、陰電極、以及獨立于所述陽電極、陰電極的門電極， 所述門電極與所述襯底至少一邊緣連通； 步驟二：在所述門電極上利用原子層沉積法生長介電層； 步驟三：在所述介電層上通過氣相聚合的方法原位生長陽極材料；然后對所述陽極材 料進行刻蝕，形成具有若干通孔的網(wǎng)狀陽極層； 步驟四：在所述網(wǎng)狀陽極層上形成活性層，退火處理；所述活性層通過所述通孔與所 述介電層連接； 步驟五：然后在所述活性層上形成陰極層。2. 根據(jù)權利要求1所述太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述門電極還包括： 開設于所述襯底中心的第一部分；以及 開設于所述第一部分與所述襯底邊緣之間的橋接部，用于連通所述第一部分以及所述 襯底邊緣。3. 根據(jù)權利要求2所述太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述門電極還包括與所 述襯底邊緣連通的第二部分，所述第二部分與所述第一部分通過所述橋接部連通。4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述門電極占所 述襯底面積的10 %~20%。5. 根據(jù)權利要求1所述太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述網(wǎng)狀陽極層的占空 比為1:1. 5 ;所述網(wǎng)狀陽極層的材料為高分子聚合物、金屬材料或導電氧化物； 所述介電層材料為金屬氧化物、金屬氮化物或高分子聚合物；所述介電層的厚度為 10~10000納米； 所述活性層由空穴傳輸材料和活性材料構成。6. -種場效應有機太陽能電池，其從下至上依次包括：刻蝕有陽電極、陰電極的襯底、 介電層、網(wǎng)狀陽極層，活性層以及陰極層；其特征在于，所述襯底還刻蝕有獨立于所述陽電 極、陰電極的門電極，所述門電極與所述襯底至少一邊緣連通。7. 根據(jù)權利要求6所述場效應有機太陽能電池，其特征在于，所述門電極還包括： 開設于所述襯底中心的第一部分；以及 開設于所述第一部分與所述襯底邊緣之間的橋接部，用于連通所述第一部分以及所述 襯底邊緣。8. 根據(jù)權利要求7所述場效應有機太陽能電池，其特征在于，所述門電極還包括與所 述襯底邊緣連通的第二部分，所述第二部分與所述第一部分通過所述橋接部連通。9. 根據(jù)權利要求6或7所述場效應有機太陽能電池，其特征在于，所述門電極占所述襯 底面積的10 %~20%。10. 根據(jù)權利要求6所述場效應有機太陽能電池，其特征在于，所述網(wǎng)狀陽極層的占空 比為1:1. 5 ;所述網(wǎng)狀陽極層的材料為高分子聚合物、金屬材料或導電氧化物； 所述介電層材料為金屬氧化物、金屬氮化物或高分子聚合物；所述介電層的厚度為 10~10000納米； 所述活性層由空穴傳輸材料和活性材料構成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及光伏技術領域，提供一種場效應有機太陽能電池的制備方法，其包括步驟一：在襯底上分別刻蝕陽電極、陰電極、以及獨立于所述陽電極、陰電極的門電極，所述門電極與所述襯底至少一邊緣連通；步驟二：在所述門電極上利用原子層沉積法生長介電層；步驟三：在所述介電層上通過氣相聚合的方法原位生長陽極材料；然后對所述陽極材料進行刻蝕，形成具有若干通孔的網(wǎng)狀陽極層；步驟四：在所述網(wǎng)狀陽極層上形成活性層，退火處理；所述活性層通過所述通孔與所述介電層連接；步驟五：然后在所述活性層上形成陰極層。本發(fā)明用外加門控電壓調(diào)控器件內(nèi)部電場以提升載流子分離、輸運、收集效率，降低復合，從而同時提高Voc、Jsc，F(xiàn)F值。
【IPC分類】H01L51/44, H01L51/42, H01L51/48
【公開號】CN105374938
【申請?zhí)枴緾N201410393402
【發(fā)明人】朱紅飛, 陳立桅, 王學文, 張珽
【申請人】中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2014年8月12日