專利名稱：太陽能電池器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池器件及其制備方法。背景技術(shù)：
太陽能電池器件由于具有廉價、清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。聚合物太陽能電池的工作原理主要分為四部分(I)光激發(fā)和激子的形成；(2)激子的擴(kuò)散；(3) 激子的分裂；(4)電荷的傳輸和收集。首先，共軛聚合物在入射光照射下吸收光子，電子從聚合物最高占有軌道(HOMO)躍遷到最低空軌道(LUMO)，形成激子，激子在內(nèi)建電場的作用下擴(kuò)散到給體/受體界面處分離成自由移動的電子和空穴，然后電子在受體相中傳遞并被陰極收集，空穴則通過給體相并被陽極收集，從而產(chǎn)生光電流。這就形成了一個有效的光電轉(zhuǎn)換過程。
其中，電荷的傳輸和收集是直接影響到最后電池的光電轉(zhuǎn)換效率的，電荷的收集主要通過從活性層的電子和空穴注入到電極中來實(shí)現(xiàn)的，而緩沖層就起到了很重要的作用，由于電子傳輸層一般是金屬化合物(如LiF)，由于LiF絕緣性太高，因此不能做得太厚， 太厚會導(dǎo)致器件的串聯(lián)電阻過大，不利于電子的注入，而厚度太小，則不能形成有效的歐姆接觸，同樣不利于電子的注入，LiF最佳厚度一般為O. 7-1. Onm，這就需要比較高的精確度， 而這會給制備帶來了困難，提高了工藝的復(fù)雜性，而LiF熔點(diǎn)(約800°C)比一般有機(jī)小分子材料的蒸鍍溫度要高(一般小分子蒸鍍溫度在300°C )，因此，在蒸鍍過程中，很容易會使真空蒸鍍腔體產(chǎn)生脫氣現(xiàn)象(真空度突然上升)，這種脫氣會造成腔體引入雜質(zhì)從而被污染，最終太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率的下降。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種能量轉(zhuǎn)換效率較高的太陽能電池器件。
一種太陽能電池器件，包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、活性層、電子傳輸層及陰極，所述電子傳輸層的材料包括電子傳輸材料和摻雜在所述電子傳輸材料中的η型摻雜材料，所述η型摻雜材料為二氧化錳、一氧化錳、氧化銫、氧化銀、氧化亞銅或氧化鋰。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電子傳輸材料為8-羥基喹啉鋁、4，7- 二苯基-1，10-菲羅啉、1，2，4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C60的衍生物或C7tl的衍生物。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電子傳輸層中所述η型摻雜材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 20%。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述空穴傳輸層的材料為PEDOT與PSS的混合物。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述活性層的材料選自Ρ3ΗΤ PCBM、MODO-PPV PCBM及 MEH-PPV PCBM 中的一種。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述陰極的材料為鋁、銀、鈣、銅、金或鉬。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述陽極為銦錫氧化物玻璃、摻氟的氧化錫玻璃，摻鋁的氧化鋅玻璃或摻銦的氧化鋅玻璃。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述PEDOT與所述。PSS的質(zhì)量比為2 :1 6 :1。
此外，還有必要提供一種的太陽能電池器件的制備方法。
一種太陽能電池器件的制備方法，包括以下步驟步驟一、提供陽極，并對陽極進(jìn)行前處理；步驟二、在所述陽極表面形成空穴緩沖層；步驟三、在所述空穴緩沖表面旋涂活性層材料形成活性層；步驟四、在所述活性層表面蒸鍍形成電子傳輸層，所述電子傳輸層材料包括電子傳輸材料和摻雜在所述電子傳輸材料中的η型摻雜材料，所述η型摻雜材料為二氧化錳、一氧化錳、氧化銫、氧化銀、氧化亞銅或氧化鋰；及步驟五、在所述電子傳輸層表面蒸鍍形成陰極。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電子傳輸材料為8-羥基喹啉鋁、4，7- 二苯基-1，10-菲羅啉、1，2，4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C60的衍生物或C7tl的衍生物。
上述太陽能電池器件及其制造方法，通過用η型摻雜材料摻雜電子傳輸材料制成電子傳輸層，該電子傳輸層容易造成能帶彎曲，產(chǎn)生隧穿效應(yīng)，對電子的注入更有利，而電子傳輸材料可以有效的提高太陽能電池器件的電子傳輸速率，這種摻雜層有效的提高了太陽能電池器件的電子傳輸和注入效率，從而提高能量轉(zhuǎn)換效率；同時，用η型摻雜材料摻雜電子傳輸材料形成的混合物穩(wěn)定性高、蒸發(fā)溫度較低，適合摻雜共蒸，從而容易控制電子傳輸層的厚度，有利于未來有機(jī)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
圖1為一實(shí)施例的太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)示意圖2為一實(shí)施例的太陽能電池器件的制備方法的流程圖3為實(shí)施例一的太陽能電池器件的電流密度與電壓關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
請參閱圖1，一實(shí)施例的太陽能電池器件100包括依次層疊的陽極10、空穴緩沖層 20、活性層30、電子傳輸層40及陰極60。
陽極10為銦錫氧化物玻璃(ITO)、摻氟的氧化錫玻璃(FTO)，摻鋁的氧化鋅玻璃 (AZO)或摻銦的氧化鋅玻璃(IZO)。
空穴緩沖層20形成于陽極10表面?？昭ň彌_層20為聚3，4-二氧乙烯噻吩 (PEDOT)與聚苯磺酸鈉(PSS)的混合物。其中PEDOT與PSS的質(zhì)量比為2 I 6 I。空穴緩沖層20的厚度為20nm 80nm，優(yōu)選為40nm。
活性層30形成于空穴緩沖層20表面?；钚詫?0的材料選自P3HT (聚3_己基噻吩)PCBM (富勒烯的丁酸甲酯衍生物)、MDM0-PPV (聚2-甲氧基-5-(3，7-二甲基辛氧基) 對苯撐乙烯)PCBM及MEH-PPV (聚(2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)聚對苯乙烯撐)PCBM 中的一種。其中 P3HT PCBM 的質(zhì)量為 O. 8 :1 1: 1，MDMO-PPV PCBM 的質(zhì)量比為1:1 1: 4，MEH-PPV PCBM的質(zhì)量為1:1 1: 4?；钚詫?0的厚度為 80nm 300nm,優(yōu)選為 120nm。
電子傳輸層40形成于活性層30表面。電子傳輸層40的材料包括電子傳輸材料和摻雜在電子傳輸材料中的η型摻雜材料，其中，電子傳輸材料為主體，η型摻雜材料為客體。 電子傳輸材料為8-羥基喹啉鋁(Alq3)、4，7_ 二苯基-1，10-菲羅啉(Bphen)、1，2，4_三唑衍生物(如ΤΑΖ)、Ν-芳基苯并咪唑(TPBI)、C60的衍生物(PC61BM)或C70的衍生物(PC71BM)。 η型摻雜材料為二氧化錳(MnO2)、一氧化錳(MnO)、氧化銫(Cs2O)、氧化銀(Ag2O)、氧化亞銅 (Cu2O)或氧化鋰(Li2O)。電子傳輸層40中η型摻雜材料的質(zhì)量百分含量為5% 20%。 電子傳輸層40的厚度為IOnm lOOnm。
陰極60形成于電子傳輸層40表面。陰極60為金屬陰極，陰極60的材料為招 (Al)、銀(Ag)、·丐(Ca)、銅(Cu)、金(Au)或鉬(Pt)。
該太陽能電池器件100，通過用η型摻雜材料摻雜電子傳輸材料制成電子傳輸層， 該電子傳輸層容易造成能帶彎曲，產(chǎn)生隧穿效應(yīng)，對電子的注入更有利，而電子傳輸材料可以有效的提高太陽能電池器件的電子傳輸速率，這種摻雜層有效的提高了太陽能電池器件的電子傳輸和注入效率，從而提高能量轉(zhuǎn)換效率；同時，用η型摻雜材料摻雜電子傳輸材料形成的混合物穩(wěn)定性高、蒸發(fā)溫度較低，適合摻雜共蒸，從而容易控制電子傳輸層的厚度， 有利于未來有機(jī)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
可以理解，該太陽能電池器件100還可以根據(jù)需要在電子傳輸層40及陰極之間設(shè)置電子注入層。
請同時參閱圖2，一實(shí)施例的太陽能電池器件100的制備方法，其包括以下步驟
步驟S110、提供一個陽極10，并對陽極10進(jìn)行前處理。
陽極10為銦錫氧化物玻璃(ITO)、摻氟的氧化錫玻璃(FTO)，摻鋁的氧化鋅玻璃 (AZO)或摻銦的氧化鋅玻璃(IZO)。本實(shí)施方式中，對陽極10前處理為包括去除陽極10表面的有機(jī)污染物及對陽極10進(jìn)行等氧離子處理。將陽極10采用洗潔精、去離子水、丙酮、 乙醇、異丙酮各超聲波清洗15min，以去除基底10表面的有機(jī)污染物；對陽極10進(jìn)行等氧離子處理時間為5min 15min,功率為10 50W。
步驟S120、在陽極10表面形成空穴緩沖層20。
空穴緩沖層20由PEDOT PSS的水溶液旋涂在陽極10表面制成，厚度為20 80nm。其中PEDOT與PSS的質(zhì)量比為2 :1 6 :1, PEDOT PSS的質(zhì)量濃度為1% 5%。空穴緩沖層20的厚度為20nm 80nm。旋涂后，在100°C 200°C下加熱15 60min。 其中，PEDOT PPS的質(zhì)量比優(yōu)選為6 1，PEDOT PPS的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為1. 3%，旋涂后優(yōu)選在200°C下加熱30min，形成的空穴緩沖層30的厚度優(yōu)選為40nm。
步驟S130、在空穴緩沖層20表面旋涂活性層材料形成活性層30。
活性層30由活性層溶液旋涂在空穴緩沖層20表面制成?；钚詫?0的厚度為 80nm 300nm?；钚詫尤芤褐谢钚詫硬牧系馁|(zhì)量濃度為8 30mg/ml，溶劑選自甲苯、 二甲苯、氯苯及氯仿中的至少一種，活性層材料選自P3HT PCBM、MDMO-PPV PCBM及 MEH-PPV PCBM 中的一種，P3HT PCBM 的質(zhì)量為 O. 8 1-1 I, MDMO-PPV PCBM 的質(zhì)量比為1:1 1: 4，MEH-PPV PCBM的質(zhì)量比為1: 1_1 4。旋涂在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行，之后在50 200°C下退火10 100分鐘，或在室溫下放置24 48小時。 其中，活性層溶液優(yōu)選為質(zhì)量濃度為24mg/ml的P3HT PCBM氯苯溶液，優(yōu)選為150°C下退火15min，形成的活性層40的厚度優(yōu)選為120nm。
步驟S140、在活性層30表面表面蒸鍍形成電子傳輸層40。
電子傳輸層40由電子傳輸層材料蒸鍍在活性層20表面形成。電子傳輸層40的厚度為10 lOOnm。電子傳輸層材料包括電子傳輸材料和摻雜在電子傳輸材料中的η型摻雜材料。其中，電子傳輸材料為主體，η型摻雜材料為客體。電子傳輸材料為8-羥基喹啉鋁(Alq3)、4，7-二苯基-1，10-菲羅啉(Bphen)、1，2，4_三唑衍生物(如TAZ)、N-芳基苯并咪唑(TPBI)、C60的衍生物(PC61BM)或C70的衍生物(PC71BM)。η型摻雜材料為二氧化錳 (MnO2)、一氧化猛(MnO)、氧化銫(Cs2O)、氧化銀(Ag2O)、氧化亞銅(Cu2O)或氧化鋰(Li2O)。 電子傳輸層40中η型摻雜材料的質(zhì)量百分含量為5% 20%。電子傳輸層40的厚度為 IOnm IOOnm0
步驟S150、在電子傳輸層40表面形成陰極60。
陰極60由陰極材料蒸鍍形成,厚度為80nm 200nm。陰極60的材料為招(Al)、 銀(Ag)、鈣(Ca)、銅(Cu)、金(Au)或鉬(Pt)。上述太陽能電池器件制備方法，由蒸鍍的方法制備電子傳輸層40，較易控制電子傳輸層40的厚度，有利于未來太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；同時通過用η型摻雜材料摻雜電子傳輸材料蒸鍍制成電子傳輸層,該電子傳輸層容易造成能帶彎曲，產(chǎn)生隧穿效應(yīng)，對電子的注入更有利，而電子傳輸材料可以有效的提高太陽能電池器件的電子傳輸速率，這種摻雜層有效的提高了太陽能電池器件的電子傳輸和注入效率，從而提高能量轉(zhuǎn)換效率。
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的太陽能電池器件的制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例一
先將ITO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為lOmin，功率為 35W;先旋涂空穴緩沖層，材料為PEDOT PSS，PEDOT PSS的重量比為6 1，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 3%，溶劑為水，旋涂后在200°C下加熱30min，厚度為40nm。接著旋涂活性層，材料為P3HT PCBM, P3HT PCBM質(zhì)量比為1: 1，總質(zhì)量濃度為8mg/ml，溶劑為氯苯，旋涂后在150°C下退火30min，厚度為120nm。接著蒸鍍電子傳輸層，客體材料為MnO2,主體材料為 PC61BM,摻雜比例為10 %，厚度為60nm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Al，厚度為150nm，最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。蒸鍍時使用高真空鍍膜設(shè)備(沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司，壓強(qiáng)< I X 10_3Pa)。
請參閱圖3，所示為實(shí)施例1中制備的結(jié)構(gòu)為IT0/PED0T PSS/P3HT PCBM/ (MnO2 PC61BM)/Al的太陽能電池器件與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為IT0/PED0T PSS/P3HT PCBM/ LiF/Al太陽能電池器件的電流密度與電壓關(guān)系。測試時使用電流-電壓測試儀(美國 Keithly公司，型號2602)，用500W氙燈(Osram)與AM 1.5的濾光片組合作為模擬太陽光的白光光源。
從圖3上可以看到，傳統(tǒng)的太陽能電池器件的電流密度為10. 57mA/cm2，而實(shí)施例一的太陽能電池器件的電流密度提高到了 12. 92mA/cm2，這說明，加入η型摻雜材料形成的電子傳輸層提高了電子傳輸速率，同時，摻雜后電極和電子傳輸層的能帶彎曲，使電子注入電極的能力加強(qiáng)，最終提高了能量轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的太陽能電池器件的的能量轉(zhuǎn)換效率為 2. 33%，填充因子為O. 34，而實(shí)施例一制備的太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率為2. 4%，填充因子為O. 29。
實(shí)施例二
先將ITO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為5min，功率為 50W;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為6 I的PEDOT PSS水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在100°C下加熱60min，厚度控制在 80nm。接著旋涂活性層，所述的活性層為P3HT PCBM，其中，溶液的溶劑為氯仿，總濃度控制在8mg/ml，P3HT PCBM的質(zhì)量比控制在O. 8 1，在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂， 最后在200°C下退火IOmin,厚度控制在150nm。蒸鍍電子傳輸層，客體材料為MnO2,主體材料為PC71BM,摻雜比例為5%，厚度為IOnm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Al，厚度為150nm，最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例二制備的太陽能電池器件的電流密度為12. 12mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為 2%，填充因子為O. 27。
實(shí)施例三
先將ITO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為15min，功率為 IOW ;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為2 I的PEDOT PSS水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在200°C下加熱15min，厚度控制在 20nm。接著旋涂活性層，活性層為MDMO-PPV PCBM體系， 其中，溶劑為二甲苯，總濃度控制在12mg/ml，MDMO-PPV PCBM的質(zhì)量比控制在1: 4，然后在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂，在室溫下放置24h，厚度控制在240nm。蒸鍍電子傳輸層，客體材料為MnO2,主體材料為PC71BM,摻雜比例為20%，厚度為40nm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Ag，厚度為150nm， 最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例三制備的太陽能電池器件的電流密度為11.90mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為1.98%，填充因子為O. 27。
實(shí)施例四
先將AZO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為lOmin，功率為 15W;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為3 I的PEDOT PSS水溶液，總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在150°C下加熱20min，厚度控制在 30nm。接著旋涂活性層，活性層為MEH-PPV PCBM體系，其中，溶劑為甲苯，總濃度控制在 12mg/ml,MEH-PPV PCBM質(zhì)量比控制在1: 2，然后在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂， 最后在室溫下放置48h,厚度控制在300nm。蒸鍍電子傳輸層，客體材料為MnO,主體材料為 PC71BM,摻雜比例為20%，厚度為40nm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Ag，厚度為80nm，最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例四制備的太陽能電池器件的電流密度為12.00mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為2.23%，填充因子為O. 29。
實(shí)施例五
先將IZO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為8min，功率為 30W;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為2 I的PEDOT PSS水溶液，總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在100°C下加熱40min，厚度控制在 50nm。接著旋涂活性層，所述的活性層為MEH-PPV PCBM體系，其中，溶劑為氯仿，總濃度控制在30mg/ml，MEH-PPV PCBM質(zhì)量比控制在1: 2，然后在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂，最后在50°C下退火IOOmin,厚度控制在200nm。蒸鍍η摻雜電子傳輸層,客體材料 Cs2O,主體材料為Bphen，摻雜比例為20%，厚度為IOOnm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Au，厚度為200nm，最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例五制備的太陽能電池器件的電流密度為12. 13mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為 2. 25%，填充因子為O. 31。
實(shí)施例六
先將FTO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為lOmin，功率為 40W;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為6 I的PEDOT PSS水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在180°C下加熱60min，厚度控制在 55nm。接著旋涂活性層，活性層為MDMO-PPV PCBM，其中，溶劑為氯苯，總濃度控制在IOmg/ ml, MDMO-PPV PCBM質(zhì)量比控制在1: 1，在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂，最后在 150°C下退火20min，厚度控制在120nm。蒸鍍電子傳輸層，客體材料Li2O,主體材料為TPBi， 摻雜比例為15%，厚度為IOnm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Pt，厚度為lOOnm，最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例六制備的太陽能電池器件的電流密度為10.92mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為 2.05%，填充因子為O. 30。
實(shí)施例七
先將ITO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為lOmin，功率為 20W;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為3 I的PEDOT PSS水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在150°C下加熱40min，厚度控制在 35nm。接著旋涂活性層，活性層為MDMO-PPV PCBM，其中，溶劑為甲苯，總濃度控制在18mg/ ml,MDMO-PPV PCBM質(zhì)量比控制在1:1. 5的范圍，然后在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂，最后在100°c下退火60min,厚度控制在140nm。蒸鍍電子傳輸層，客體材料Ag2O,主體材料為Alq3，摻雜比例為12%，厚度為20nm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料為Pt，厚度為80nm， 最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例七制備的太陽能電池器件的電流密度為9.98mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為1. 89%，填充因子為O. 32。
實(shí)施例八
先將ITO依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對其進(jìn)行氧等離子處理，氧等離子處理時間為lOmin，功率為15W;先旋涂空穴緩沖層，空穴緩沖層采用重量比為2 I的PEDOT PSS水溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，通過旋涂的方式制備在導(dǎo)電玻璃上，旋涂后在200°C下加熱15min，厚度控制在 70nm。接著旋涂活性層，活性層為MEH-PPV PCBM體系，其中，溶劑為氯仿，總濃度控制在 8mg/ml, MEH-PPV PCBM質(zhì)量比控制在1: 3，然后在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂， 在室溫下放置20h，厚度控制在80nm。蒸鍍電子傳輸層，客體材料Cu2O,主體材料為TAZ，摻雜比例為12%，厚度為15nm ;然后蒸鍍金屬陰極，材料Au，厚度為80nm，最后得到所需要的聚合物太陽能電池器件。
實(shí)施例八制備的太陽能電池器件的電流密度為9. 54mA cm_2，能量轉(zhuǎn)換效率為1. 70%，填充因子為O. 30。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施 方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池器件，包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、活性層、電子傳輸層及陰極，其特征在于，所述電子傳輸層的材料包括電子傳輸材料和摻雜在所述電子傳輸材料中的η型摻雜材料，所述η型摻雜材料為二氧化錳、一氧化錳、氧化銫、氧化銀、氧化亞銅或氧化鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池器件，其特征在于所述電子傳輸材料為8-羥基喹啉鋁、4，7- 二苯基-1，10-菲羅啉、I，2，4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C6tl的衍生物或C70的衍生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池器件，其特征在于所述電子傳輸層中所述η型摻雜材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池器件，其特征在于所述空穴傳輸層的材料為PEDOT與PSS的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池器件，其特征在于所述活性層的材料選自Ρ3ΗΤ PCBM、MODO-PPV PCBM 及 MEH-PPV PCBM 中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池器件，其特征在于所述陰極的材料為鋁、銀、鈣、銅、金或鉬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池器件，其特征在于所述陽極為銦錫氧化物玻璃、摻氟的氧化錫玻璃，摻鋁的氧化鋅玻璃或摻銦的氧化鋅玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池器件，其特征在于所述PEDOT與所述PSS的質(zhì)量比為2 :1 6 :1。
9.一種太陽能電池器件的制備方法，包括以下步驟 步驟一、提供陽極，并對陽極進(jìn)行前處理； 步驟二、在所述陽極表面形成空穴緩沖層； 步驟三、在所述空穴緩沖表面旋涂活性層材料形成活性層； 步驟四、在所述活性層表面蒸鍍形成電子傳輸層，所述電子傳輸層材料包括電子傳輸材料和摻雜在所述電子傳輸材料中的η型摻雜材料，所述η型摻雜材料為二氧化錳、一氧化猛、氧化銫、氧化銀、氧化亞銅或氧化鋰；及 步驟五、在所述電子傳輸層表面蒸鍍形成陰極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池器件的制備方法，其特征在于所述電子傳輸材料為8-羥基喹啉鋁、4，7- 二苯基-1，10-菲羅啉、1，2，4-三唑衍生物、N-芳基苯并咪唑、C6q的衍生物或C7tl的衍生物。
全文摘要
一種太陽能電池器件，包括依次層疊的陽極、空穴緩沖層、活性層、電子傳輸層及陰極，所述電子傳輸層的材料包括電子傳輸材料和摻雜在所述電子傳輸材料中的n型摻雜材料，所述n型摻雜材料為二氧化錳、一氧化錳、氧化銫、氧化銀、氧化亞銅或氧化鋰。太陽能電池器件的能量轉(zhuǎn)換效率較高。此外，還提供了一種太陽能電池器件的制備方法。
文檔編號H01L51/46GK103022359SQ20111028199
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者周明杰, 王平, 黃輝, 陳吉星 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司