本發(fā)明涉及有機(jī)太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種有機(jī)太陽能電池加工方法。

背景技術(shù)：

有機(jī)太陽能電池是一種以有機(jī)光電材料作為光吸收層的光伏電池發(fā)電技術(shù)，具有重量輕、工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、可集成在大面積和柔性基板上、材料易得并且性能易于調(diào)節(jié)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是，大部分有機(jī)光電材料激子擴(kuò)散長(zhǎng)度較短、載流子遷移率較低。為了使有機(jī)活性層中的激子能夠擴(kuò)散到給體/受體界面發(fā)生解離形成自由載流子，并被相應(yīng)電極有效收集，要求有機(jī)層的厚度必須足夠薄(通常小于200nm)。但是這么薄的有機(jī)層無法吸收全部的入射光能量，限制了器件的效率。

近年來，納米技術(shù)得到了飛速發(fā)展。人們發(fā)現(xiàn)金屬納米顆粒表現(xiàn)出許多塊體材料所不具備的優(yōu)越特性。金屬納米顆粒的表面等離激元特性也被用于增加有機(jī)太陽能電池的光吸收效率，進(jìn)而提高其光電轉(zhuǎn)化效率。這種表面等離激元特性極大的依賴金屬納米顆粒的尺寸和形貌。因此，金屬納米顆粒的可控制備成為有效利用其表面等離激元增強(qiáng)特性的前提。目前金屬納米顆?？梢酝ㄟ^化學(xué)方法或者物理方法來制備，其中真空熱沉積技術(shù)是最常用的物理方法之一。但是，直接采用真空熱沉積技術(shù)制備的金屬納米顆粒只能為球形或者橢球型，而且其粒徑尺寸可調(diào)節(jié)的范圍也較窄。即使通過退火的后序工藝，其尺寸變化范圍也有限。因此，相關(guān)金屬納米顆粒的表面等離激元共振峰通常較窄，而且大多位于短波區(qū)域。盡管采用合金納米顆?？梢酝貙捊饘偌{米顆粒的表面等離激元共振峰，但是受其形貌的限制，其共振峰也很難達(dá)到近紅外區(qū)域，從而限制了其在有機(jī)太陽能電池中的利用。

因此，如何提供一種有機(jī)太陽能電池的加工方法，以提高有機(jī)太陽能電池的光電效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種有機(jī)太陽能電池的加工方法，以提高有機(jī)太陽能電池的光電效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種有機(jī)太陽能電池加工方法，其包括步驟：

在底部電極層上制備一層能夠被有機(jī)溶劑溶解且直徑為10nm-1μm的模塊小球陣列，得到具有模塊小球的模塊電極層；

在具有所述模塊小球的所述模塊電極層上沉積厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜電極層；

采用有機(jī)溶劑將所述合金薄膜電極層的所述模塊小球剝離，獲得合金納米顆粒；

在所述合金納米顆粒表面依次沉積有機(jī)太陽能功能層和頂部電極層，得到有機(jī)太陽能電池，所述有機(jī)太陽能功能層具有吸收光的作用。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述底部電極層包括基板和所述基板上的電極層。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述基板為玻璃、硅片或塑料片。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述電極層和所述頂部電極層的材料均為金屬、合金、半導(dǎo)體氧化物或?qū)щ娋酆衔铩?/p>

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述基板為玻璃，所述電極層為氧化銦錫層，采用磁控濺射技術(shù)在玻璃上沉積第一預(yù)設(shè)厚度氧化銦錫層形成所述底部電極層。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述基板為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯板，所述電極層為氟和氧化銦的混合物層，采用磁控濺射技術(shù)在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯板上沉積第二預(yù)設(shè)厚度的氟和氧化銦的混合物層形成所述底部電極層。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述模塊小球?yàn)榫郾揭蚁┬∏?，直徑?0nm。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，所述底部電極層上采用自組裝的方法制備一層所述模塊小球。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，在具有所述模塊小球的所述模塊電極層上采用真空熱沉積技術(shù)制備所述合金薄膜。

優(yōu)選的，上述的有機(jī)太陽能電池加工方法中，在合金納米顆粒表面采用真空熱蒸發(fā)工藝或濕法工藝依次制備所述太陽能功能層和所述頂部電極層。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開了一種有機(jī)太陽能電池加工方法，其包括步驟：在底部電極層上制備一層能夠被有機(jī)溶劑溶解且直徑為10nm-1μm的模塊小球陣列，得到具有模塊小球的模塊電極層；并在該模塊電極層上沉積厚度不大于100nm的合金薄膜，得到合金薄膜電極層；采用有機(jī)溶劑將合金薄膜電極層的模塊小球剝離，獲得合金納米顆粒；在合金納米顆粒表面依次沉積有機(jī)太陽能功能層和頂部電極層，其中，有機(jī)太陽能功能層具有吸收光的作用。通過在沉積合金薄膜前布置模塊小球，可使合金材料填充在相鄰的模塊小球之間，當(dāng)剝離模塊小球后得到的合金顆粒的相對(duì)面為弧形面的三角形結(jié)構(gòu)，在實(shí)際中可根據(jù)模塊小球的尺寸不同得到不同大小的合金顆粒，因此采用本發(fā)明技術(shù)，可以制備表面等離激元共振峰更寬、波長(zhǎng)更長(zhǎng)的金屬納米顆粒，從而在更寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)提高有機(jī)太陽能電池的吸收，更大程度的提高了有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的有機(jī)太陽能電池加工方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種有機(jī)太陽能電池的加工方法，以提高有機(jī)太陽能電池的光電效率。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種有機(jī)太陽能電池加工方法，其包括以下步驟：

步驟S1：底部電極層上制備一層能夠被有機(jī)溶劑溶解且直徑為10nm-1μm的模塊小球陣列，得到具有模塊小球的模塊電極層。

具體的實(shí)施例中該底部電極層包括基板和基板表面的電極層，其中，基板作為整個(gè)電池的基礎(chǔ)，支撐其他結(jié)構(gòu)的設(shè)置。電極層為太陽能實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化的重要部件。

步驟S2：在模塊電極層上沉積厚度不大于100nm的合金薄膜，得到具有合金薄膜電極層。

步驟S3：采用有機(jī)溶劑將合金薄膜電極層的模塊小球剝離，獲得合金納米顆粒。

利用物質(zhì)的相似相溶的性質(zhì)將模塊小球從合金薄膜電機(jī)層中分離出來，這樣剩余的合金層形成合金納米顆粒，并且合金納米顆粒的形狀的側(cè)面與模塊小球的外表面相對(duì)，即形成類似三角形的合金納米顆粒。

步驟S4：在合金納米顆粒表面依次沉積有機(jī)太陽能功能層和頂部電極層，得到有機(jī)太陽能電池。

其中，有機(jī)太陽能功能層具有吸收光的作用。

通過在沉積合金薄膜前布置模塊小球，可使合金材料填充在相鄰的模塊小球之間，當(dāng)剝離模塊小球后得到的合金顆粒的外型為相對(duì)面為弧形面的三角形結(jié)構(gòu)，在實(shí)際中可根據(jù)模塊小球的尺寸不同得到不同大小的合金顆粒，因此采用本發(fā)明技術(shù)，可以制備表面等離激元共振峰更寬、波長(zhǎng)更長(zhǎng)的金屬納米顆粒，從而在更寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)提高有機(jī)太陽能電池的吸收，更大程度的提高器件的光電轉(zhuǎn)化效率。

優(yōu)選地，上述的基板可為玻璃、硅片或塑料片，本申請(qǐng)中并不僅限于上述材料，在實(shí)際中也可采用其他材料的結(jié)構(gòu)作為基板，但是，由于需要溶劑有機(jī)物，因此，盡量避免采用能夠被有機(jī)物溶劑溶解的材料。

電極層和頂部電極層可以為金屬、合金、半導(dǎo)體氧化物、導(dǎo)電聚合物等，如Al、Ca、Mg：Ag、Au、氧化銦錫、氧化銦釩、氟摻雜氧化銦、碳顆粒；合金納米顆粒3材料可以是Au：Ag、Au：Cu、Au：Al、Ag：Al等合金；有機(jī)太陽能電池功能層可以為一層或多層結(jié)構(gòu)，其材料可以是無機(jī)材料也可以是有機(jī)材料，但其中至少包含一層有機(jī)光電材料作為光吸收層。

在一具體實(shí)施例中，采用玻璃作為基板，氧化銦錫作為電極層的材料，采用磁控濺射技術(shù)在玻璃上沉積氧化銦錫形成底部電極層，底部電極層的厚度為150nm；采用直徑為20nm的聚苯乙烯小球作為模塊小球，然后采用真空熱沉積技術(shù)在模塊電極層上沉積5nm厚的金銀合金層，其中，金：銀(Au：Ag)質(zhì)量比為1:5，再用四氫呋喃溶液將聚苯乙烯小球剝離，獲得近似三角形的金銀合金顆粒；采用真空熱沉積技術(shù)依次沉積厚度為10nm的三氧化鉬(MoO3)、厚度為30nm的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、厚度為40nm的C60和厚度為5nm的4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(Bphen)作為有機(jī)太陽能電池功能層；最后采用真空熱沉積技術(shù)制備厚度為100nm的鋁(Al)作為頂部電極層。

在另一具體實(shí)施例中，采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯板作為基板，氟和氧化銦的混合物作為電極層，采用磁控濺射技術(shù)在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯板上沉積氟和氧化銦的混合物形成底部電極層，底部電極層的厚度為200nm；采用直徑為20nm的聚苯乙烯小球作為模塊小球，然后采用真空熱沉積技術(shù)在模塊電極層上沉積厚度為5nm的金銀合金層，其中金：銀(Au：Ag)質(zhì)量比為1:5，再用四氫呋喃溶液將聚苯乙烯小球剝離，獲得近似三角形的金銀合金顆粒；采用旋轉(zhuǎn)涂膠的方法依次沉積厚度為30nm的氧化鋅(ZnO)、厚度為120nm的P3HT和PC60BM混合層和厚度為40nm的PEDOT和PSS的混合物作為有機(jī)太陽能電池功能層；最后采用真空熱沉積技術(shù)制備厚度100nm的銀作為頂部電極層。

進(jìn)一步的實(shí)施中，模塊小球通過自組裝的方法鋪設(shè)在底部電極層上。在合金納米顆粒表面采用真空熱蒸發(fā)工藝或濕法工藝依次制備太陽能功能層和頂部電極層。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。