專利名稱：一種制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電 池的方法。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)是全球面臨的最緊迫的問題之一，也是世界各國可持續(xù)發(fā)展的首要問 題。目前，全球總能耗的70%以上來自石油，天然氣，煤等化石能源。根據(jù)目前已經(jīng)探明儲 量估計，石油和天然氣資源將在未來40年左右內(nèi)枯竭，煤也只能夠再開采200年左右。因 此能源問題已經(jīng)威脅到人類社會生存與發(fā)展的根本問題，尋找新的能源成為人類迫在眉睫 的緊迫任務(wù)。太陽能是一種可再生資源，是真正意義上的環(huán)保清潔能源。太陽能對地球一 天的總輻射所傳遞的能量就足以維持現(xiàn)今人類社會的27年的能源消耗需求。太陽能在地 球上分布廣泛，分配相對均衡，既可以免費(fèi)使用又無需運(yùn)輸，因此，高效合理地利用太陽能 是人類解決能源危機(jī)的途徑之一。太陽能電池是人類利用太陽能最有效的方式之一。傳統(tǒng)的太陽能電池主要是以半 導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，特別是硅材料太陽能電池應(yīng)用廣泛，已在民用電力，交通以及軍用航海航 天等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著愈來愈大的作用。然而傳統(tǒng)電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備昂貴，使 得其成本極難降低。有機(jī)聚合物太陽能電池是以導(dǎo)電共軛聚合物為光伏材料的新型太陽能電池。由于 其具有原料價格低廉，生產(chǎn)工藝簡單，可大面積制備以及可制作柔性薄膜電池等優(yōu)點(diǎn)，近年 來引起廣泛關(guān)注，發(fā)展迅速。然而現(xiàn)今大部分聚合物太陽能電池還存在效率較低和材料性 能不穩(wěn)定等問題，距離實用化還有一段路程要走。聚合物太陽能電池的光吸收效率不足一直是該器件轉(zhuǎn)化效率較低的重要原因之 一。雖然聚合物太陽能電池功能層材料本身的光吸收效率很高，但由于聚合物功能材料的 載流子遷移率比較低，溶液成膜工藝造成膜層缺陷較多，為了獲得較高的能量轉(zhuǎn)化效率一 般會要求器件厚度盡可能薄。為了盡可能的吸收太陽能光，一個有效方法是在器件內(nèi)設(shè)計 和制作新型的陷光光學(xué)結(jié)構(gòu)，增加入射光在聚合物功能層的光程，提高相同厚度聚合物功 能層對太陽光的吸收。針對聚合物太陽能電池中陷光結(jié)構(gòu)的研究主要集中在通過微壓印將 光柵模板的光柵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到聚合物功能層，或引入金、銀等金屬光柵或金屬納米粒子。這些 方法在不同程度上都增加了制備工藝和制備成本，不利于聚合物太陽能電池低成本和實用 化進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，利用摩擦法在 聚合物太陽能電池的透明電極的陽極緩沖層上制作光柵結(jié)構(gòu)，陽極緩沖層上的聚合物功能 層和陰極由于覆形作用也形成光柵結(jié)構(gòu)，從而制得具有陷光功能的聚合物太陽能電池?！N制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，包括以下步驟
(1)在透明襯底上制備透明陽極；(2)在所述的透明陽極上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層；(3)通過溶液成膜法，在所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層上制備具有光柵結(jié)構(gòu) 的光伏功能層；(4)在所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極。步驟(1)中，所述的透明襯底的材料為玻璃或塑料，透過率在可見光波段大于 80%。步驟(1)中，采用現(xiàn)有技術(shù)如真空鍍膜等在所述的透明襯底制作所述的透明陽 極，所述的透明陽極可以為銦錫氧化物(ΙΤ0)，導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)或aiO:Al。所述的真 空鍍膜方法包括熱蒸發(fā)、磁控濺射、原子層沉積或電子束蒸發(fā)等技術(shù)。也可以直接從市場 上購得帶透明陽極的透明襯底。步驟(2)中，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層的材料為4-乙撐二氧噻吩聚苯 乙烯磺酸(PED0T PSS)。步驟O)中，在所述的透明陽極上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層，包括以下兩
步第一步成膜，將質(zhì)量百分比濃度為1 20%的4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸 (PED0T PSS)的水溶液在所述的透明陽極上旋涂成膜后烘干，在所述的透明陽極上形成 厚度為10 300nm的4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSS)膜；所述的旋涂過 程包括前期轉(zhuǎn)速100 3000rpm，時間1 60秒；后期轉(zhuǎn)速1000 5000rpm，時間為10 180s ；烘干可在真空烘箱中進(jìn)行；第二步摩擦，使用摩擦介質(zhì)摩擦4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSS) 膜，在4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSS)膜上形成光柵結(jié)構(gòu)，得到具有光柵 結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層；所述的光柵結(jié)構(gòu)中，光柵周期(光柵是由一個個小單元排布而成，一個 單元大致可分為透光與遮光部分，每個單元總長度為光柵周期)為0. 5 5微米，占空比 (占空比為光柵折射率發(fā)生改變的位置的部分與光柵周期的比。這里可以理解成，光柵結(jié)構(gòu) 的功能層上凹陷長度占單元總長度的比率)為0. 3 0. 8 ；所述的摩擦介質(zhì)為絨織物如天 鵝絨、山羊絨或兔絨等，4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSQ膜與絨織物接觸深 度為 0. 01 0. 50mm ；可以采用由活動平臺和滾輪組成的摩擦設(shè)備來摩擦4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯 磺酸(PED0T PSS)膜，在4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSS)膜上形成光柵 結(jié)構(gòu)。所述的摩擦設(shè)備中，所述的活動平臺的高度和移動速度可調(diào)，所述的滾輪的轉(zhuǎn)速可 調(diào)，所述的摩擦介質(zhì)包覆在所述的滾輪上?？梢圆捎靡韵碌哪Σ吝^程來實現(xiàn)將旋涂有4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸膜的透明陽極及透明襯底固定在活動 平臺上，所述的滾輪設(shè)在所述的活動平臺上方，所述的滾輪轉(zhuǎn)速100 IOOOrpm，所述的活 動平臺移動速度1 50cm/s，調(diào)節(jié)所述的滾輪轉(zhuǎn)動和活動平臺移動，使得包覆在所述的滾 輪的表面的摩擦介質(zhì)與所述4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSS)膜接觸并摩 擦。優(yōu)選的技術(shù)方案中，在步驟(1)之后、步驟( 之前，對步驟(1)得到的覆蓋有透 明陽極的透明襯底進(jìn)行清洗，再用氧等離子轟擊數(shù)分鐘，以增大透明陽極層的表面能，增加透明陽極層與4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PED0T PSS)膜的附著力。步驟(3)中，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層中的光活性材料為有機(jī)/聚合物 半導(dǎo)體材料，其中，電子給體材料為共軛聚合物，如具有不同衍生基團(tuán)的聚噻吩(聚噻吩 衍生物)、具有不同衍生基團(tuán)的聚苯乙烯(聚對苯乙烯衍生物)等，電子受體材料多為缺電 子的有機(jī)小分子如富勒烯衍生物、帶有吸電子基團(tuán)的稠環(huán)芳烴等。步驟(3)中，所述的溶液成膜法為將所述的光活性材料溶解于有機(jī)溶劑形成的 溶液，通過旋涂、涂布、流涎或噴墨打印成膜。所述的有機(jī)溶劑為氯苯、二氯苯、甲苯、二甲 苯、氯仿、四氫呋喃、丙酮或三氯苯等。步驟(3)中，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層的厚度為50 300nm。步驟中，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極可以是單層結(jié)構(gòu)，也可以是多層結(jié)構(gòu)的 復(fù)合陰極。所述的單層結(jié)構(gòu)中，所述的陰極材料為金屬Al、Ag、Ca或Au，所述的多層結(jié)構(gòu)的 復(fù)合陰極由陰極緩沖層和金屬電極構(gòu)成，所述的陰極緩沖層材料為LiF、aiO、NiO、TiA或聚 環(huán)氧乙烯(PEO)，所述的金屬電極材料為Al、Ag、Ca或Au。步驟(4)中，將所述的陰極材料通過溶液法或真空鍍膜法沉積在所述的具有光柵 結(jié)構(gòu)的光伏功能層上形成所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極厚度為 10 200nm。本發(fā)明中，所述的陽極緩沖層的材料也可以為其它的導(dǎo)電聚合物，如聚苯胺等。本發(fā)明中，在透明襯底上制備透明陽極，采用摩擦法在陽極緩沖層形成光柵結(jié)構(gòu)， 從而在透明陽極上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層，通過在陽極緩沖層上覆型形成具有光 柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層和陰極，得到內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池。本發(fā)明中，通過絨織物摩擦陽極緩沖層制作出光柵結(jié)構(gòu)，其光柵周期在微米和亞 微米量級，可見光波段的入射光通過光柵后的衍射角較大；此外摩擦產(chǎn)生的不規(guī)則的尖峰 結(jié)構(gòu)使得入射光的散射增強(qiáng)。以上兩點(diǎn)都增大了入射光的折射角和發(fā)生全反射的概率，使 得太陽能電池內(nèi)的入射光光程大幅增加，具有陷光功能，從而增大太陽能電池的光吸收，改 善了聚合物太陽能電池的器件效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明方法工藝簡單，采用摩擦法制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層，避免了由于 膜層表面能變化而導(dǎo)致后續(xù)結(jié)構(gòu)層難以附著的現(xiàn)象，因而更有利于聚合物太陽能電池的實 用化和工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明方法制得的內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件效率得到了 有效改善。


圖1為本發(fā)明制得的內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)圖。圖2為在陽極緩沖層上采用摩擦法制作光柵結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為由實施例1制得的內(nèi)嵌一維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池中陽極緩沖層上 的一維光柵結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為由實施例2制得的內(nèi)嵌二維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池中陽極緩沖層上 的二維光柵結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為由實施例1制得的內(nèi)嵌一維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件與無光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件的光吸收對比圖。圖6為由實施例2制得的內(nèi)嵌二維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件與無光柵結(jié) 構(gòu)的聚合物太陽能電池器件的光吸收對比圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。實施例1 (1)將帶銦錫氧化物(ITO)的玻璃基板(由深圳南玻購得)依次用丙酮、酒精、去 離子水做清洗劑進(jìn)行超聲洗滌，并以無紡布擦凈。(2)將步驟(1)得到的帶ITO的玻璃基板用氧等離子轟擊10分鐘后取出(氧等 離子轟擊作用是增大ITO的表面能，增加ITO與PEDOT PSS的附著力)，在ITO層上旋 涂質(zhì)量百分比濃度為3%的PEDOT PSS (4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸)水溶液(將 PEDOT PSS用去離子水稀釋配置得到，PEDOT PSS由Baytron公司購得)，旋涂過程分 為前期轉(zhuǎn)速lOOOrpm，時間k ；后期轉(zhuǎn)速3000rpm，時間為60s，旋涂結(jié)束后用烘箱100°C烘 干，在ITO層上形成厚度約為50nm的PEDOT PSS膜。將旋涂有PEDOT PSS膜的帶ITO的玻璃基板固定于如圖2所示的活動平臺6上， 活動平臺6可沿前進(jìn)方向10移動，也可沿高度調(diào)整方向11上下移動。在活動平臺6以及 旋涂有PEDOT PSS膜的帶ITO的玻璃基板的上方設(shè)有滾輪7，滾輪7的表面包覆有天鵝絨 8，滾輪7按照旋轉(zhuǎn)方向9轉(zhuǎn)動。設(shè)置滾輪7的轉(zhuǎn)速為IOOOrpm，活動平臺6沿前進(jìn)方向10 移動的速度為5cm/s，通過滾輪7的轉(zhuǎn)動和活動平臺6的移動，使得包覆在滾輪7的表面的 天鵝絨8與PEDOT PSS膜接觸并摩擦，天鵝絨8與PEDOT PSS膜的接觸深度為0. 20mm， 摩擦次數(shù)(即旋涂有PEDOT PSS膜的帶ITO的玻璃基板經(jīng)過滾輪7的次數(shù))為1次，在 PEDOT PSS膜上形成一維光柵(一維光柵是指只在χ軸或y軸一個維度上有折射率周期 變化的光柵)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層。一維光柵結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，由 掃描電鏡得到的照片中測量得到，光柵周期(光柵是由一個個小單元排布而成，一個單元 大致可分為透光與遮光部分，每個單元總長度為光柵周期)約為3微米，占空比(占空比為 光柵折射率發(fā)生改變的位置的部分與光柵周期的比。這里可以理解成，光柵結(jié)構(gòu)的功能層 上凹陷長度占單元總長度的比率)約50%，摩擦后用氬氣吹凈膜層。(3)在具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層上旋涂P3HT與PCBM的氯苯溶液，旋涂速度為 2000rpm，旋涂時間為60s，形成厚度約為120nm的P3HT/PCBM膜。旋涂后置于熱臺上150°C 加熱5分鐘，形成光伏功能層。P3HT與PCBM的氯苯溶液是將聚_3烷基噻吩(P3HT) 20毫克和6，6_苯基-C61 丁 酸甲酯(PCBM) 20毫克混溶于1毫升氯苯溶液，攪拌M小時得到。P3HT與PCBM由Nichem 公司購得。(4)在光伏功能層(即P3HT/PCBM膜)上熱蒸鍍LiF和Al電極作為陰極，其中LiF 膜厚度0. 8nm, Al電極厚度120nm。通過以上步驟制備得到內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示， 在透明玻璃基板1上依次有ITO透明陽極2、具有光柵結(jié)構(gòu)的PEDOT PSS膜陽極緩沖層 3、具有光柵結(jié)構(gòu)的P3HT/PCBM膜光伏功能層4和具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極5 (LiF和Al電極)，其中的光柵結(jié)構(gòu)為一維光柵結(jié)構(gòu)。由實施例1制得的內(nèi)嵌一維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件與無光柵結(jié)構(gòu)的 聚合物太陽能電池器件的光吸收對比圖如圖5所示，由圖5可見，由實施例1制得的內(nèi)嵌一 維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件的光吸收性能(對應(yīng)于有一維光柵結(jié)構(gòu)的器件的曲 線)比無光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件的光吸收性能(對應(yīng)于無光柵結(jié)構(gòu)的器件的曲 線)好。實施例2 (1)將帶銦錫氧化物(ITO)的玻璃基板(由深圳南玻購得)依次用丙酮、酒精、去 離子水做清洗劑進(jìn)行超聲洗滌，并以無紡布擦凈。(2)將步驟(1)得到的帶ITO的玻璃基板用氧等離子轟擊10分鐘后取出(氧等 離子轟擊作用是增大ITO的表面能，增加ITO與PEDOT PSS的附著力)，在ITO層上旋 涂質(zhì)量百分比濃度為4%的PEDOT PSS(4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸)水溶液(將 PEDOT PSS用去離子水稀釋配置得到，PEDOT PSS由Baytron公司購得)，旋涂過程分 為前期轉(zhuǎn)速lOOOrpm，時間k ；后期轉(zhuǎn)速2500rpm，時間為60s，旋涂結(jié)束后用烘箱120°C烘 干，在ITO層上形成約為70nm的PEDOT PSS膜。將旋涂有PEDOT PSS膜的帶ITO的玻璃基板固定于如圖2所示的活動平臺6上， 活動平臺6可沿前進(jìn)方向10移動，也可沿高度調(diào)整方向11上下移動。在活動平臺6以及 旋涂有PEDOT PSS膜的帶ITO的玻璃基板的上方設(shè)有滾輪7，滾輪7的表面包覆有天鵝絨 8，滾輪7按照旋轉(zhuǎn)方向9轉(zhuǎn)動。設(shè)置滾輪7的轉(zhuǎn)速為IOOOrpm，活動平臺6沿前進(jìn)方向10 移動的速度為5cm/s，通過滾輪7的轉(zhuǎn)動和活動平臺6的移動，使得包覆在滾輪7的表面的 天鵝絨8與PEDOT PSS膜接觸并摩擦，天鵝絨8與PEDOT PSS膜的接觸深度為0. 20mm， 摩擦次數(shù)(即旋涂有PEDOT PSS膜的帶ITO的玻璃基板經(jīng)過滾輪7的次數(shù))為2次且兩 次的摩擦方向正交，在PEDOT PSS膜上形成二維光柵(二維光柵是在χ軸和y軸兩維度 上都有折射率變化的光柵)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層。二維光柵結(jié)構(gòu)示意圖 如圖4所示，由掃描電鏡得到的照片中測量得到，光柵周期約為2微米和3微米(即其中一 個維度上每單元總長度為2微米，而另一個維度上的光柵每單元的總長度為3微米)，相應(yīng) 的占空比分別為約50%和60%，摩擦后用氬氣吹凈膜層。(3)在具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層上旋涂P3HT與PCBM的氯苯溶液，旋涂速度為 轉(zhuǎn)速2000rpm，旋涂時間為60s，形成厚度約為120nm的P3HT/PCBM膜。旋涂后置于熱臺上 150°C加熱5分鐘，形成光伏功能層。P3HT與PCBM的氯苯溶液是將聚_3烷基噻吩(P3HT) 20毫克和6，6_苯基-C61 丁 酸甲酯(PCBM) 20毫克混溶于1毫升氯苯溶液，攪拌M小時得到。P3HT與PCBM由Nichem 公司購得。(4)在光伏功能層(即P3HT/PCBM膜)上熱蒸鍍Ca和Al電極作為陰極，其中Ca 膜厚度20nm，Al電極厚度80nm。通過以上步驟制備得到內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示， 在透明玻璃基板1上依次有ITO透明陽極2、具有光柵結(jié)構(gòu)的PEDOT PSS膜陽極緩沖層 3、具有光柵結(jié)構(gòu)的P3HT/PCBM膜光伏功能層4和具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極(Ca和Al電極)5，其 中的光柵結(jié)構(gòu)為二維光柵結(jié)構(gòu)。
由實施例2制得的內(nèi)嵌二維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件與無光柵結(jié)構(gòu)的 聚合物太陽能電池器件的光吸收對比圖如圖6所示，由圖6可見，由實施例2制得的內(nèi)嵌二 維光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件的光吸收性能(對應(yīng)于有二維光柵結(jié)構(gòu)的器件的曲 線)比無光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池器件的光吸收性能(對應(yīng)于無光柵結(jié)構(gòu)的器件的曲 線)好。
權(quán)利要求
1.一種制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，包括以下步驟(1)在透明襯底上制備透明陽極；(2)在所述的透明陽極上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陽 極緩沖層的材料為4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸；包括將質(zhì)量百分比濃度為1 20%的4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸的水溶液在所述的 透明陽極上旋涂成膜后烘干，在所述的透明陽極上形成厚度為10 300nm的4-乙撐二氧 噻吩聚苯乙烯磺酸膜；所述的旋涂過程包括前期轉(zhuǎn)速100 3000rpm，時間1 60秒； 后期轉(zhuǎn)速1000 5000rpm，時間為10 180s ；使用摩擦介質(zhì)摩擦4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸膜，在4-乙撐二氧噻吩聚苯乙 烯磺酸膜上形成光柵結(jié)構(gòu)，得到具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層；所述的光柵結(jié)構(gòu)中，光柵周期 為0. 5 5微米，占空比0. 3 0. 8 ；所述的摩擦介質(zhì)為絨織物，4-乙撐二氧噻吩聚苯乙 烯磺酸膜與絨織物接觸深度為0. 01 0. 50mm ；(3)通過溶液成膜法，在所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的光 伏功能層，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層中的光活性材料為有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材 料；(4)在所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極。
2.如權(quán)利要求1所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特征在于， 所述的絨織物為天鵝絨、山羊絨或兔絨。
3.如權(quán)利要求1所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特征在于， 所述的步驟( 中，使用摩擦介質(zhì)摩擦4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸膜，在4-乙撐二氧 噻吩聚苯乙烯磺酸膜上形成光柵結(jié)構(gòu)的過程如下將旋涂有4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯磺酸膜的透明陽極及透明襯底固定在活動平臺 上，在所述的活動平臺上方設(shè)有滾輪，所述的摩擦介質(zhì)包覆在所述的滾輪的表面，所述的滾 輪轉(zhuǎn)速100 lOOOrpm，所述的活動平臺移動速度1 50cm/s，調(diào)節(jié)所述的滾輪轉(zhuǎn)動和活動 平臺移動，使得包覆在所述的滾輪的表面的摩擦介質(zhì)與所述4-乙撐二氧噻吩聚苯乙烯 磺酸膜接觸并摩擦。
4.如權(quán)利要求1 3任一所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特 征在于，所述的透明襯底的材料為玻璃或塑料，透過率在可見光波段大于80%。
5.如權(quán)利要求1 3任一所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特 征在于，所述的透明陽極為銦錫氧化物，導(dǎo)電氧化物薄膜或aio: Ai。
6.如權(quán)利要求1 3任一所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特 征在于，所述的步驟C3)的有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料中，電子給體材料為聚噻吩衍生物或聚 對苯乙烯衍生物，電子受體材料為富勒烯衍生物。
7.如權(quán)利要求1 3任一所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特 征在于，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層的厚度為50 300nm。
8.如權(quán)利要求1 3任一所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特 征在于，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合陰極；所述的單層結(jié)構(gòu) 中，所述的陰極材料為金屬Al、Ag、Ca或Au，所述的多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合陰極由陰極緩沖層和金 屬電極構(gòu)成，所述的陰極緩沖層材料為LiF、ZnO, NiO, TiO2或聚環(huán)氧乙烯，所述的金屬電極材料為Al、Ag、Ca或Au。
9.如權(quán)利要求1 3任一所述的制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，其特 征在于，所述的具有光柵結(jié)構(gòu)的陰極的厚度為10 200nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池的方法，在透明襯底上制備透明陽極，采用摩擦法在陽極緩沖層形成光柵結(jié)構(gòu)，從而在透明陽極上制備具有光柵結(jié)構(gòu)的陽極緩沖層，通過在陽極緩沖層上覆型形成具有光柵結(jié)構(gòu)的光伏功能層和陰極，得到內(nèi)嵌光柵結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池。由于光柵結(jié)構(gòu)通過色散和散射作用增加入射光在光伏功能層內(nèi)的光程，本發(fā)明制得的聚合物太陽能電池具有陷光功能，太陽能電池的光吸收性能好，器件效率得到了有效改善。
文檔編號H01L51/48GK102117889SQ20111002221
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者劉旭, 李國龍, 李衎, 甄紅宇, 黃卓寅 申請人:浙江大學(xué)