專利名稱：一種聚合物太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚合物太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年興起的有機(jī)和聚合物薄膜太陽能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡單、可制備成大面積柔性器件等突出優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)合成新型的聚合物給體材料和富勒烯衍生物受體材料以及優(yōu)化活性層中給受體的微相分離結(jié)構(gòu)，使本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)超過8%，接近非晶硅電池的水平。在傳統(tǒng)的本體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池中，由于陽極ITO的功函較低(4. 7eV)，不能與大多數(shù)共軛聚合物光伏材料的最高占據(jù)分子軌道能級(5. OeV左右)匹配，常用PED0T:PSS做為陽極修飾層以提高陽極的功函，從而增加空穴的收集能力。但是PED0T:PSS本身具有一定的酸性，長期使用會腐蝕陽極ΙΤ0，從而造成陽極界面的不穩(wěn)定，最終影響太陽能電池的長期穩(wěn)定性。因此用高功函的中性溶液來制備陽極修飾層越來越引起人們的關(guān)注。如

圖1，聚合物太陽能電池主要包含依次層疊的襯底1，透明導(dǎo)電金屬氧化物電極層2，陽極修飾層3，光電活性層4，陰極修飾層(也可以沒有)5以及低功函陰極層6等，電池以金屬導(dǎo)線8與負(fù)載或測試裝置7連接， 入射光9從襯底1方向射入。二(乙酰丙酮)氧化鉬是淺黃、灰綠至黃棕色結(jié)晶粉末，其結(jié)構(gòu)如式1所示，相對分子量或原子量為326. 15 ；熔點(diǎn)為184°C;20°C時(shí)的溶解度為8. 52g/100mL水，0. 3lg/IOOmL 乙醇，1. 84g/100mL苯。該材料主要用途是構(gòu)成一種功能性的復(fù)合物用于研究鉬血清轉(zhuǎn)移酶。本發(fā)明首次將其用作陽極修飾材料應(yīng)用于聚合物太陽能電池中。
權(quán)利要求
1.一種聚合物太陽能電池，包括依次層疊的襯底、透明導(dǎo)電金屬氧化物電極層、陽極修飾層和光電活性層，光電活性層上設(shè)置低功函陰極層或者光電活性層上層疊陰極修飾層后再設(shè)置低功函陰極層，其特征在于所述陽極修飾層為二(乙酰丙酮)氧化鉬膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于二(乙酰丙酮)氧化鉬膜的厚度為10-500 A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于所述襯底選用玻璃或聚酯薄膜；透明導(dǎo)電金屬氧化物電極層為In、Sn、Zn、Cd的氧化物或其復(fù)合多元氧化物；光電活性層為電子給體和電子受體共混膜；所述陰極修飾層為堿金屬的氟化物、堿土金屬的氟化物、Ti或Si的氧化物或其復(fù)合多元氧化物；所述低功函陰極層為Ca、Mg、Cs、Al或其復(fù)合電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物太陽能電池，其特征在于所述光電活性層中，所述的電子給體材料選自聚(對亞苯基亞乙烯)類、聚(亞芳基亞乙烯基)類、聚(對亞苯基) 類、聚(亞芳基)類、聚噻吩類、聚喹啉類、嚇啉類、酞菁類或者選自由吸電子共軛單元與給電子共軛單元偶聯(lián)組成的共聚物，電子受體材料選自富勒烯或其衍生物、茈或其衍生物、 萘或其衍生物、醌類或者選自III-V族和II-VI族半導(dǎo)體納米晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物太陽能電池，其特征在于所述吸電子共軛單元為吡咯并吡咯二酮、苯并噻二唑或者噻吩并吡咯二酮，所述給電子共軛單元為咔唑、芴、苯并二噻吩或者二噻吩并苯。
6.權(quán)利要求1至5任意一個(gè)權(quán)利要求所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)在襯底上制備透明導(dǎo)電金屬氧化物電極層，作為聚合物太陽能電池的陽極；(2)在透明導(dǎo)電陽極上旋涂二(乙酰丙酮)氧化鉬與溶劑的混合溶液，經(jīng)烘烤，得到陽極修飾層；(3)在陽極修飾層上依次制備光電活性層和低功函陰極層，或者在陽極修飾層上依次制備光電活性層、陰極修飾層和低功函陰極層，得到所述聚合物太陽能電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在制備過程中，主要利用旋涂的轉(zhuǎn)速來控制二(乙酰丙酮)氧化鉬膜的厚度，轉(zhuǎn)速為1000-5000rpm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于烘烤的溫度為20-250°C，時(shí)間為1分鐘到 48小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(2)中，混合溶液中二(乙酰丙酮) 氧化鉬的濃度為2-10mg/mL。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟O)中，所述溶劑為異丙醇、異辛醇、乙醇、乙酸乙酯或石油醚中的的任意一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于聚合物太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域的一種聚合物太陽能電池及其制備方法。聚合物太陽能電池，包括依次層疊的襯底、透明導(dǎo)電金屬氧化物電極層、陽極修飾層、光電活性層、陰極修飾層(可以沒有)和低功函陰極層，所述陽極修飾層為二(乙酰丙酮)氧化鉬膜。在襯底上制備透明導(dǎo)電金屬氧化物電極層，作為電池的陽極；在透明導(dǎo)電陽極上旋涂二(乙酰丙酮)氧化鉬與溶劑的混合溶液，經(jīng)烘烤，得到陽極修飾層；或者在陽極修飾層上依次制備光電活性層、陰極修飾層(可以沒有)和低功函陰極層，得到所述聚合物太陽能電池。將二(乙酰丙酮)氧化鉬膜作為陽極修飾層，可以有效的實(shí)現(xiàn)空穴的收集，提高ITO的功函，在聚合物太陽能電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。
文檔編號H01L51/46GK102299262SQ201110216969
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者張文慶, 譚占鰲, 錢德平 申請人:華北電力大學(xué)