本發(fā)明屬于光伏材料
技術(shù)領域：
，具體涉及一種PEDOT:PSS-MoO3/硅納米線陣列有機無機雜化太陽能電池的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著時代的發(fā)展和進步，能源消耗日益嚴重，然而太陽能電池可以有效緩解環(huán)境危機和能源危機。據(jù)統(tǒng)計，硅太陽能電池在太陽能電池種類中占有90%的份額。傳統(tǒng)的硅太陽能電池制備過程要求高溫，對材料純度要求較高，不易推廣應用。后來，硅納米線的提出有效解決了上述問題，硅納米線的控制合成在過去十幾年取得了很大進展，PEDOT:PSS/硅納米結(jié)構(gòu)雜化電池通過各種表面/界面處理和降低背面復合等手段，光電轉(zhuǎn)換效率得到了長足的發(fā)展，采用低溫工藝的最高光電轉(zhuǎn)換效率已達到14.1%。PEDOT:PSS/硅納米線雜化太陽能電池是一種低成本的有機無機雜化太陽能電池，然而由于PEDOT:PSS有機聚合物自身的導電性較差，并且呈酸性，易腐蝕金屬電極降低了電池的穩(wěn)定性。MoO3是一種物理化學性能較穩(wěn)定、功函數(shù)可調(diào)的空穴傳輸材料，因此，本發(fā)明嘗試制備了用水溶性MoO3作為PEDOT:PSS摻雜物，即PEDOT:PSS-MoO3作為空穴傳輸層的硅有機無機雜化太陽能電池，以有效解決上述技術(shù)問題，目前還沒有該方面的相關報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種成本低廉且工藝簡單的PEDOT:PSS-MoO3/硅納米線陣列有機無機雜化太陽能電池的制備方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種PEDOT:PSS-MoO3/硅納米線陣列有機無機雜化太陽能電池的制備方法，其特征在于具體步驟為：（1）將硅基片依次用丙酮和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸10min，混合清洗液中雙氧水與硫酸的體積比為1:3；（2）將步驟（1）清洗過的硅基片置于填充有HF-AgNO3腐蝕液的高壓反應釜中，該HF-AgNO3腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.02mol/L，高壓反應釜密封后放入烘箱中于50℃處理10min；（3）從高壓反應釜中取出硅基片，用去離子水將硅基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物清洗干凈，然后將硅基片置于王水中加熱煮沸去除硅基片表面的金屬包覆物及銀顆粒；（4）將硅基片用去離子水清洗干凈后放入質(zhì)量濃度為10%的HF溶液中浸泡10s去除硅基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有硅納米線陣列的硅基片備用；（5）將0.2g純度為99.99%的鉬粉、20mL乙醇和0.7mL質(zhì)量濃度為30%的雙氧水置于反應釜中混合均勻，再將反應釜密封后于60℃反應20h，然后將反應液置于干燥箱中干燥，蒸發(fā)溶劑得到MoO3粉末備用；（6）在1gPEDOT:PSS中摻入0.01g步驟（5）得到的MoO3粉末并攪拌混合均勻得到PEDOT:PSS-MoO3溶液，將PEDOT:PSS-MoO3溶液旋涂于步驟（4）得到的帶有硅納米線陣列的硅基片上形成透明薄膜，旋涂速率為5000rpm，旋涂時間40s，然后于140℃退火20min得到均勻固化的空穴傳輸層；（7）將步驟（6）處理后的硅基片分別鍍上厚度為10nm的透明導電銅電極作為正極和厚度為100nm的鋁電極作為負極即制得PEDOT:PSS-MoO3/硅納米線陣列有機無機雜化太陽能電池。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本發(fā)明中水溶性MoO3作為PEDOT:PSS的摻雜物，即采用PEDOT:PSS-MoO3作為空穴傳輸層的硅有機無機雜化電池，在提高硅雜化太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的同時，降低了PEDOT:PSS的酸性，提高了器件的穩(wěn)定性，另外，摻上三氧化鉬后也降低了PEDOT:PSS的電阻率，提高了導電性，從需提高了填充因子。本發(fā)明對制備環(huán)境要求低，無需高溫真空設備，有效提高了硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例1制得的PEDOT:PSS-MoO3/硅納米線陣列有機無機雜化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例1和對比例1制得的太陽能電池存放于真空手套箱中不同時間，效率做歸一化處理后的衰減曲線，實施例1采用PEDOT:PSS-MoO3作為空穴傳輸層的硅有機無機雜化太陽能電池隨著時間的延長，穩(wěn)定性明顯高于對比例1制得的硅太陽能電池。具體實施方式以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1（1）將硅基片依次用丙酮和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸10min，混合清洗液中雙氧水與硫酸的體積比為1:3；（2）將步驟（1）清洗過的硅基片置于填充有HF-AgNO3腐蝕液的高壓反應釜中，該HF-AgNO3腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.02mol/L，高壓反應釜密封后放入烘箱中于50℃處理10min；（3）從高壓反應釜中取出硅基片，用去離子水將硅基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物清洗干凈，然后將硅基片置于王水中加熱煮沸去除硅基片表面的金屬包覆物及銀顆粒；（4）將硅基片用去離子水清洗干凈后放入質(zhì)量濃度為10%的HF溶液中浸泡10s去除硅基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有硅納米線陣列的硅基片備用；（5）將0.2g純度為99.99%的鉬粉、20mL乙醇和0.7mL質(zhì)量濃度為30%的雙氧水置于反應釜中混合均勻，再將反應釜密封后于60℃反應20h，然后將反應液置于干燥箱中干燥，蒸發(fā)溶劑得到MoO3粉末備用；（6）在1gPEDOT:PSS中摻入0.01g步驟（5）得到的MoO3粉末并攪拌混合均勻得到PEDOT:PSS-MoO3溶液，將PEDOT:PSS-MoO3溶液旋涂于步驟（4）得到的帶有硅納米線陣列的硅基片上形成透明薄膜，旋涂速率為5000rpm，旋涂時間40s，然后于140℃退火20min得到均勻固化的空穴傳輸層；（7）將步驟（6）處理后的硅基片分別鍍上厚度為10nm的透明導電銅電極作為正極和厚度為100nm的鋁電極作為負極即制得PEDOT:PSS-MoO3/硅納米線陣列有機無機雜化太陽能電池。對比例1（1）將硅基片依次用丙酮和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸10min，混合清洗液中雙氧水與硫酸的體積比為1:3；（2）將步驟（1）清洗過的硅基片置于填充有HF-AgNO3腐蝕液的高壓反應釜中，該HF-AgNO3腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.02mol/L，高壓反應釜密封后放入烘箱中于50℃處理10min；（3）從高壓反應釜中取出硅基片，用去離子水將硅基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物清洗干凈，然后將硅基片置于王水中加熱煮沸去除硅基片表面的金屬包覆物及銀顆粒；（4）將硅基片用去離子水清洗干凈后放入質(zhì)量濃度為10%的HF溶液中浸泡10s去除硅基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有硅納米線陣列的硅基片備用；（5）將PEDOT:PSS旋涂于步驟（4）得到的帶有硅納米線陣列的硅基片上形成透明薄膜，旋涂速率為5000rpm，旋涂時間40s，然后于140℃退火20min得到均勻固化的空穴傳輸層；（6）將步驟（5）處理后的硅基片分別鍍上厚度為10nm的透明導電銅電極作為正極和厚度為100nm的鋁電極作為負極即制得太陽能電池。對比例2（1）將硅基片依次用丙酮和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸10min，混合清洗液中雙氧水與硫酸的體積比為1:3；（2）將步驟（1）清洗過的硅基片置于填充有HF-AgNO3腐蝕液的高壓反應釜中，該HF-AgNO3腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.02mol/L，高壓反應釜密封后放入烘箱中于50℃處理10min；（3）從高壓反應釜中取出硅基片，用去離子水將硅基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物清洗干凈，然后將硅基片置于王水中加熱煮沸去除硅基片表面的金屬包覆物及銀顆粒；（4）將硅基片用去離子水清洗干凈后放入質(zhì)量濃度為10%的HF溶液中浸泡10s去除硅基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有硅納米線陣列的硅基片備用；（5）將帶有硅納米線陣列的硅基片放入真空鍍膜室，將三氧化鉬粉作為蒸發(fā)源，在帶有硅納米線陣列的硅基片真空蒸鍍一層厚度為50nm的三氧化鉬薄膜；（6）將步驟（5）處理后的硅基片分別鍍上厚度為10nm的透明導電銅電極作為正極和厚度為100nm的鋁電極作為負極即制得太陽能電池。對比例3（1）將硅基片依次用丙酮和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸10min，混合清洗液中雙氧水與硫酸的體積比為1:3；（2）將步驟（1）清洗過的硅基片置于填充有HF-AgNO3腐蝕液的高壓反應釜中，該HF-AgNO3腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.02mol/L，高壓反應釜密封后放入烘箱中于50℃處理10min；（3）從高壓反應釜中取出硅基片，用去離子水將硅基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物清洗干凈，然后將硅基片置于王水中加熱煮沸去除硅基片表面的金屬包覆物及銀顆粒；（4）將硅基片用去離子水清洗干凈后放入質(zhì)量濃度為10%的HF溶液中浸泡10s去除硅基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有硅納米線陣列的硅基片備用；（5）將0.2g純度為99.99%的鉬粉、20mL乙醇和0.7mL質(zhì)量濃度為30%的雙氧水置于反應釜中混合均勻，再將反應釜密封后于60℃反應20h，然后將反應液置于干燥箱中干燥，蒸發(fā)溶劑得到MoO3粉末備用；（6）將步驟（5）得到的MoO3粉末溶于去離子水或異丙醇中形成MoO3溶液，將MoO3溶液旋涂于帶有硅納米線陣列的硅基片上形成透明薄膜，旋涂速率為5000rpm，旋涂時間40s，然后于140℃退火20min即可得到均勻固化的空穴傳輸層；（7）將步驟（6）處理后的硅基片分別鍍上厚度為10nm的透明導電銅電極作為正極和厚度為100nm的鋁電極作為負極即制得太陽能電池。表1實施例1和對比例1-3制得的太陽能電池的性能參數(shù)短路電流（V）開路電壓(mA/cm2)填充因子串聯(lián)電阻（Ω）能量轉(zhuǎn)換效率（%）空氣中存放一周后能量轉(zhuǎn)換效率（%）實施例10.5135.560.6250.9811.2410.14對比例10.5432.300.5983.6310.295.02對比例20.5533.100.5949.6510.748.11對比例30.5332.640.5848.9510.039.11由表1可知，本發(fā)明實施例1采用PEDOT:PSS-MoO3作為空穴傳輸層的硅有機無機雜化太陽能電池取得的能量轉(zhuǎn)換效率明顯高于對比例1-3制得的太陽能電池，從參數(shù)分析角度看主要是降低了串聯(lián)電阻提高了填充因子，從而有效提高了太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3