極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池及其制備方法，該太陽能電池采用反型結(jié)構(gòu)，包括襯底，透明導(dǎo)電陰極ITO，陰極緩沖層，極性溶劑緩沖層，光活性層，陽極緩沖層，金屬陽極。在陰極緩沖層與光活性層中間加入了極性溶劑緩沖層，能有效地降低陰極緩沖層與光活性層的接觸勢壘，降低了器件串聯(lián)電阻，提高了載流子傳輸效率，最終提高了器件的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)聚合物光伏器件或有機(jī)半導(dǎo)體薄膜太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)薄膜太陽能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源需求的爆炸式增長，能源問題己經(jīng)成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展所要面臨的首要難題。由于太陽能具有潔凈、分布廣泛、取之不盡用之不竭等特點(diǎn)，研究光伏發(fā)電解決能源問題成為可再生能源領(lǐng)域研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。目前，根據(jù)組成太陽能電池的光活性層的材料性質(zhì)的不同，可以將活性層材料分為無機(jī)半導(dǎo)體材料和有機(jī)半導(dǎo)體材料。與無機(jī)半導(dǎo)體材料相比，有機(jī)半導(dǎo)體材料不僅材料本身的合成條件和器件化工藝條件相對(duì)溫和，其分子化學(xué)結(jié)構(gòu)容易修飾，用其來制作電池時(shí)，可以滿足成本低、耗能少、容易大面積制作的要求。從20世紀(jì)90年代起，隨著薄膜技術(shù)的迅猛發(fā)展，采用新材料新結(jié)構(gòu)新工藝制備的電池的性能得到大幅度的提高。
[0003]然而，與無機(jī)太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)相比，有機(jī)太陽能電池由于其光電轉(zhuǎn)換效率還相對(duì)較低，其實(shí)用化還尚需時(shí)日。當(dāng)前，通過設(shè)計(jì)出反型結(jié)構(gòu)，并采用金屬氧化物如ZnO, TiO2等穩(wěn)定性較強(qiáng)的氧化物作為陰極緩沖層，有機(jī)太陽能電池的效率及穩(wěn)定性已經(jīng)獲得明顯的提升。但由于有機(jī)太陽能研究時(shí)間相對(duì)較短，無法對(duì)有機(jī)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行最佳優(yōu)化處理，同時(shí)針對(duì)激子分離及其載流子傳輸機(jī)理還未進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)。因此研究如何進(jìn)行緩沖層設(shè)計(jì)是提高有機(jī)太陽能電池的核心，也是目前此領(lǐng)域研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)。
[0004]限制反型結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池器件效率的主要原因是光活性層與陰極之間存在較大的接觸勢壘。由于此接觸勢壘的存在，將導(dǎo)致電子的傳輸與分離受阻，并使得器件擁有較大的界面接觸電阻與較大的載流子復(fù)合幾率，都將嚴(yán)重制約器件效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的問題是:如何提供一種反型有機(jī)薄膜太陽能電池及其制備方法，目的是通過加入極性溶劑緩沖層來修飾陰極緩沖層，以實(shí)現(xiàn):(I)降低器件陰極與光活性層間的接觸勢壘；(2)降低器件的串聯(lián)電阻；(3)提高電子傳輸效率，提高器件短路電流
山/又ο
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，采用反型結(jié)構(gòu)，從下到上依次為:襯底，透明導(dǎo)電陰極ΙΤ0，陰極緩沖層，極性緩沖層，光活性層，陽極緩沖層，金屬陽極；所述極性緩沖層質(zhì)量百分比組成為:2-甲氧基乙醇95 %?99 %、2_羥基乙胺I?5 %，極性緩沖層厚度為2?5 nm。
[0007]進(jìn)一步地，所述陰極緩沖層材料為TPB1、BCP、Bphen、Alq3、ZnO或TiO2的一種或多種，厚度范圍為I?20 nm。
[0008]進(jìn)一步地，所述光活性層由電子給體材料P3HT與電子受體材料PCBM混合制備而成，P3HT: PCBM混合溶液質(zhì)量組分比為1:20?5:1，溶液濃度為I?20 mg/ml，厚度為50?300 nm。
[0009]進(jìn)一步地，所述陽極緩沖層材料為MoO3，厚度范圍為15?50 nm。
[0010]進(jìn)一步地，所述金屬陽極材料為Ag、Al或Cu，厚度范圍為100?300 nm。
[0011]進(jìn)一步地，所述襯底材料為玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料為聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、氯醋樹脂或聚丙烯酸的一種或多種。
[0012]本發(fā)明還公開了一種極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
(1)對(duì)由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑?br> (2)在透明導(dǎo)電陰極ITO表面旋轉(zhuǎn)涂覆、印刷或噴涂ZnO或TiO2溶液，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤，或采用真空蒸鍍法蒸鍍TPB1、BCP、Bphen或Alq3制備陰極緩沖層；
(3)在陰極緩沖層上采用旋涂或噴涂或自組裝或噴墨打印或絲網(wǎng)印刷的方式制備極性溶劑緩沖層；
(4)在陰極緩沖層上采用旋涂或噴涂或自組裝或噴墨打印或絲網(wǎng)印刷的方式制備P3HT: PCBM光活性層，并進(jìn)行烘烤；
(5)在光活性層表面蒸鍍，旋轉(zhuǎn)涂覆或噴涂陽極緩沖層；
(6)將基板采用熱退火的方式進(jìn)行退火；
(7)在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極。
[0013]進(jìn)一步地，所述熱退火溫度范圍為140?170 °C。
[0014]進(jìn)一步地，所述熱退火方式采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱、烘箱加熱、遠(yuǎn)紅外加熱、熱風(fēng)加熱、或微波加熱的一種或多種。
[0015]進(jìn)一步地，所述P3HT:PCBM薄膜烘烤的溫度范圍在20?150 °C。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、通過引入極性溶劑緩沖層，有效地降低了陰極緩沖層與光活性層之間的接觸勢壘，從而提高了載流子傳輸效率。
[0017]2、有效地降低了器件的串聯(lián)電阻，降低了電子在陰極緩沖層/光活性層界面的復(fù)合幾率。
[0018]3、在陰極緩沖層/光活性層界面處形成了歐姆接觸，從而提高了電子的傳輸速度，增大了器件的短路電流密度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所涉及的一種極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)，從下到上依次為:襯底(1)，透明導(dǎo)電陰極IT0(2)，陰極緩沖層(3)，極性溶劑緩沖層(4)，光活性層(5)，陽極緩沖層(6)，金屬陽極(7)。
[0020]圖2是勢壘示意圖，從圖中可看出，當(dāng)加入了極性溶劑緩沖層后，陰極緩沖層的能帶被降低了，從而減小了陰極緩沖層與光活性層的接觸勢壘。
[0021]圖3是本發(fā)明所涉及的一種極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池器件的電壓電流參數(shù)對(duì)比圖，從圖中可看出經(jīng)極性溶劑緩沖層的修飾，器件的短路電流密度明顯提聞。[0022]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池及其制備方法，如圖1所示，該太陽能電池采用反型電池結(jié)構(gòu)，從下到上依次為:襯底，透明導(dǎo)電陰極ΙΤ0，陰極緩沖層，極性溶劑緩沖層，光活性層，陽極緩沖層，金屬陽極；所述陽極緩沖層質(zhì)量百分比組成為:2-甲氧基乙醇95 %~99 %、2_羥基乙胺I~5 %，薄層厚度為2~5nm。所述陽極緩沖層厚度范圍為15~50 nm ;所述光活性層由電子給體材料P3HT與電子受體材料PCBM混合制備而成，所述P3HT: PCBM混合溶液質(zhì)量組分比為1:20~5:1，所述溶液濃度為I~20 mg/ml，厚度為50~300 nm ;所述陰極緩沖層材料為TPB1、BCP、Bphen、Alq3、ZnO或TiO2的一種或多種，厚度為I~20 nm ;所述金屬陽極材料為Ag、Al或Cu，薄層厚度為100~300 nm ;所述襯底材料為玻璃或透明聚合物,所述透明聚合物材料包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、氯醋樹脂或聚丙烯酸的一種或多種。
[0024]實(shí)施例1: 對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈?；在透明?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上采用旋涂制備P3HT:PCBM(1:20，20 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140 V，5 min);在光活性層表面蒸鍍Mo03(15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 V，5 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(100 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM1.5，100 mW/cm2，測得器件的開路電壓(Voc)=0.58 V，短路電流(Jsc) =9.21 mA/cm2，填充因子(FF) =0.55，光電轉(zhuǎn)換效率(PCE) =2.94 %。
[0025]實(shí)施例2:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑辉谕该鲗?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 20 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 60 s,2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂$[^P3HT:PCBM(1:10，10 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3(15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用熱臺(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(170 V，5 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(200 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5，100mW/cm2，測得器件的Vqc=0.61 V，Jsc=Il.7 mA/cm2,FF=0.63，PCE=4.49%。
[0026]實(shí)施例3:
對(duì)表面粗糙度小于2 nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑辉谕该鲗?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇99 %、2_羥基乙胺I %，5000 rpm, 60 s, 2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂$[^P3HT:PCBM(1:10，5 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 °C, 30 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(300 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5, 100 mW/cm2，測得器件的 Vqc=0.59 V，Jsc=Il.6 mA/cm2, FF=0.59,PCE=4.03 %。
[0027]實(shí)施例4:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈?；在透明?dǎo)電陰極ITO表面蒸鍍Bphen陰極緩沖層(I nm);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 60 s, 2nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂制備P3HT: PCBM (1:1，I mg/ml )光活性層(1000 rpm,25 s’ 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140 V，5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 V，30 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(300 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5，100 mW/cm2，測得器件的Voc=0.61 V, Jsc=I0.5 mA/cm2, FF=0.66, PCE=4.23 %。
[0028]實(shí)施例5:
對(duì)表面粗糙度小于3 nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑辉谕该鲗?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 20 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 60 s, 2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂制備 P3HT:PCBM(5:1，10 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3(15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 V，30 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(300 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5，100 mW/cm2，測得器件的 Voc=0.60 V，Jsc=Il.6 mA/cm2, FF=0.60，PCE=4.17 %。
[0029]實(shí)施例5:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑辉谕该鲗?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 50 s, 5 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂$[^P3HT:PCBM(1:10，20 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 V，10 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(150 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5, 100 mW/cm2，測得器件的 Vqc=0.60 V，Jsc=I0.5 mA/cm2, FF=0.57,PCE=3.60 %。
[0030]實(shí)施例6:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑辉谕该鲗?dǎo)電陰極ITO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm),并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(5000 rpm, 60 s);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂制備P3HT: PCBM (1:15，20 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s)，并進(jìn)行烘烤(140 °C , 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(170 V，10 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(200 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5，100 mW/cm2，測得器件的 Voc=0.62 V, Jsc=Il.1 mA/cm2, FF=0.62，PCE=4.27 %。
[0031]實(shí)施例7:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈?；在透明?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(5000rpm, 60 s, 2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂制備P3HT:PCBM(1:15，15 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s’ 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140 °C , 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3(15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 °C, 10min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(150 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5，100 mff/cm2，測得器件的 Voc=0.53 V, Jsc=Il.3 mA/cm2, FF=0.55，PCE=3.29 %。
[0032]實(shí)施例8:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈?；在透明?dǎo)電陰極ITO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 60 s, 2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂$[^P3HT:PCBM(1:15，20 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(150 V，30 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(150 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下=AM 1.5，100 mW/cm2，測得器件的 Voc=0.53 V，Jsc=Il.3 mA/cm2, FF=0.57，PCE=3.41 %。 [0033]實(shí)施例9:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑辉谕该鲗?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 60 s, 2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂$[^P3HT:PCBM(1:15，20 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(170 V，10 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(150 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下:AM 1.5，100 mW/cm2，測得器件的 Voc=0.59 V, Jsc=12.7 mA/cm2, FF=0.55，PCE=4.12 %。
[0034]實(shí)施例10:
對(duì)表面粗糙度小于I nm的由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈?；在透明?dǎo)電陰極HO表面旋轉(zhuǎn)涂覆Zn0(5000 rpm, 40 s, 15 nm)，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤(200 V，60 min);在陰極緩沖層上旋轉(zhuǎn)涂覆極性溶劑緩沖層(2-甲氧基乙醇95 %、2_羥基乙胺5 %，5000 rpm, 60 s, 2 nm);在極性溶劑緩沖層上采用旋涂$[^P3HT:PCBM(1:15，20 mg/ml)光活性層(1000 rpm, 25 s, 220 nm)，并進(jìn)行烘烤(140°C, 5 min);在光活性層表面蒸鍍MoO3 (15 nm)制備陽極緩沖層；將基板采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱退火的方式進(jìn)行退火(170 V，20 min);在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極Ag(150 nm)。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下=AM 1.5, 100 mW/cm2，測得器件的 Vqc=0.55 V，Jsc=Il.1 mA/cm2, FF=0.56,PCE=3.42 %。
[0035]表1器件串聯(lián)電阻對(duì)比表(BL為極性溶劑緩沖層)_
【權(quán)利要求】
1.極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，其特征在于，采用反型結(jié)構(gòu)，從下到上依次為:襯底，透明導(dǎo)電陰極ITO，陰極緩沖層，極性緩沖層，光活性層，陽極緩沖層，金屬陽極；所述極性緩沖層質(zhì)量百分比組成為:2-甲氧基乙醇95 %?99 %、2_羥基乙胺I?5%，極性緩沖層厚度為2?5 nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，其特征在于，所述陰極緩沖層材料為TPB1、BCP、Bphen、Alq3、ZnO或TiO2的一種或多種，厚度范圍為I?20nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，其特征在于，所述光活性層由電子給體材料P3HT與電子受體材料PCBM混合制備而成，P3HT: PCBM混合溶液質(zhì)量組分比為1:20?5:1，溶液濃度為I?20 mg/ml，厚度為50?300 nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，其特征在于，所述陽極緩沖層材料為MoO3，厚度范圍為15?50 nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，其特征在于，所述金屬陽極材料為Ag、Al或Cu，厚度范圍為100?300 nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池，其特征在于，所述襯底材料為玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料為聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、氯醋樹脂或聚丙烯酸的一種或多種。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)對(duì)由透明襯底及透明導(dǎo)電陰極ITO所組成的基板進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑? (2)在透明導(dǎo)電陰極ITO表面旋轉(zhuǎn)涂覆、印刷或噴涂ZnO或TiO2溶液，并將所形成的薄膜進(jìn)行烘烤，或采用真空蒸鍍法蒸鍍TPB1、BCP、Bphen或Alq3制備陰極緩沖層； (3)在陰極緩沖層上采用旋涂或噴涂或自組裝或噴墨打印或絲網(wǎng)印刷的方式制備極性溶劑緩沖層； (4)在陰極緩沖層上采用旋涂或噴涂或自組裝或噴墨打印或絲網(wǎng)印刷的方式制備P3HT: PCBM光活性層，并進(jìn)行烘烤； (5)在光活性層表面蒸鍍，旋轉(zhuǎn)涂覆或噴涂陽極緩沖層； (6)將基板采用熱退火的方式進(jìn)行退火； (7)在陽極緩沖層上蒸鍍金屬陽極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述熱退火溫度范圍為140?170 °C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述熱退火方式采用恒溫?zé)崤_(tái)加熱、烘箱加熱、遠(yuǎn)紅外加熱、熱風(fēng)加熱、或微波加熱的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的極性溶劑修飾的反型有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述P3HT:PCBM薄膜烘烤的溫度范圍在20?150 °C。
【文檔編號(hào)】H01L51/42GK103887432SQ201410121713
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】于軍勝, 鄭毅帆, 李曙光, 鄭丁 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)