太陽能電池緩沖層性能的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以聚苯乙烯(PS)小球為模板，改善1003太陽能電池陽極緩沖層性能的制備方法，屬于太陽能電池光伏領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)研究表明，全世界的能源儲備如煤炭資源和石油資源只能夠供人類使用五十至七十年。因此，人類把越來越多的關(guān)注目光聚焦于理論上取之不盡用之不竭的太陽能上來，使其成為近幾十年來，研究的熱門課題之一。其中聚合物有機太陽能電池是眾多光伏電池中重要的一員，得到認證的轉(zhuǎn)換率已達11.1%，聚合物太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)通常包括五個部分:接受空穴的陽極、傳輸空穴的過渡層陽極緩沖層、吸收太陽光的有機光敏活性層、傳輸電子的過渡層陰極緩沖層和接受電子的陰極。其中陽極、光敏層、陰極是必需的，任何一個聚合物有機太陽能電池都少不了這三部分。陽極緩沖層和陰極緩沖層并非是必需的，但是加入這兩層之后能使得聚合物有機太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率得到極大的改善，因此這兩層基本上都會出現(xiàn)在電池器件中。
[0003]陽極緩沖層一般就是指光敏層與陽極之間的緩沖層。在正置太陽能電池中，它插入在光敏層與透明電極之間。在倒置太陽能電池中，它是插入在光敏層與金屬電極之間。陽極緩沖層的禁帶寬度大于3.0eV，在可見光范圍透光率很高，基本不影響從透明電極進入的光通過它發(fā)生大量損耗，能夠保障足夠的光進入光敏層。它能有效地傳輸空穴到陽極并且阻擋電子向陽極傳輸。它有合適的能級，能夠和光敏層的電子給體材料以及陽極的能帶合理的匹配。它有很好的化學穩(wěn)定性，不與光敏層材料以及陽極材料發(fā)生化學反應(yīng)。因此一些寬禁帶、高功函數(shù)的P型金屬氧化物半導體如N1，Mo03，V205，胃03等，其較好的機械特性、較低的成本、簡易的制備、穩(wěn)定的化學性質(zhì)、良好的電子阻擋能力等等優(yōu)點用，并得到研究與開發(fā)者的廣泛關(guān)注。
[0004]Mo03材料的禁帶寬度是3.2eV，在可見光范圍內(nèi)透光率很高，在FT0玻璃基片上鍍制Mo03薄膜，以期達到基本不發(fā)生光損耗，能夠保證足夠的光進入光敏層，且能有效傳輸空穴到陽極并且阻擋電子向陰極傳輸?shù)哪康?。傳統(tǒng)方法利用溶膠凝膠法制備的Mo03薄膜，存在著不能顯著改善光的透過率以及空穴的傳輸效率；利用以聚苯乙烯(PS)小球為模板法制備Mo03薄膜，具有尺寸穩(wěn)定且大小均一的核殼結(jié)構(gòu)，可以很好的改善光的透過率以及空穴的傳輸效率，是一種可靠有效的制備應(yīng)用于太陽能電池陽極緩沖層的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上可以進一步改善光的透過率以及空穴的傳輸效率的11003太陽能電池陽極緩沖層性能的制備方法。
[0006]為了達成上述目的，提供了一種改善Mo03太陽能電池陽極緩沖層性能的制備方法，包括以下步驟:制備將濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，通過陽離子交換法制成鉬酸水溶液；用濃鹽酸(濃度36% -38% )調(diào)節(jié)其體系pH值至0.5?3之間；將聚苯乙烯(PS)小球在乙二醇甲醚和環(huán)己烷的混合溶液中分散溶脹以后，在攪拌的條件下加入陽離子表面活性劑，其中PS小球與陽離子表面活性的質(zhì)量比為1:0.5?10，陽離子表面活性劑主要為季銨鹽陽離子表面活性劑，具有較好的水溶性，耐酸堿；把PS小球的溶脹液加入到鉬酸鹽水溶液中，隨后加入穩(wěn)定劑，其中鉬酸溶液、PS小球的溶脹液與穩(wěn)定劑的體積比為1:0.05?2.0:0.1?1.0 ;為了得到平滑的Mo03薄膜，加入少量的PEDOT:PSS到鍍膜液中；將FT0玻璃基片處理使其清潔；用所得溶膠在FT0玻璃基片上鍍膜，于60?80°C干燥5?40min ;并且將保溫處理后的鍍膜FT0玻璃升溫至150?200°C保溫0.5?3.0h，然后以5°C /min的速度升溫至300?400°C，保溫時間為0.5?4h，即得到Mo03薄膜。
[0007]—些實施例中，制備濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，其中的鉬酸鹽為易溶于水穩(wěn)定的正鉬酸鹽。
[0008]—些實施例中，將PS小球在乙二醇甲醚和環(huán)己烷的混合溶液，乙二醇甲醚與環(huán)己烷的體積比為1:0.2?10。
[0009]一些實施例中，加入陽離子表面活性劑，PS小球與陽離子表面活性的質(zhì)量比為1:0.5?10，陽離子表面活性劑為季銨鹽陽離子表面活性劑，具有較好的水溶性，耐酸堿。
[0010]—些實施例中，鉬酸溶液、PS小球的溶脹液與穩(wěn)定劑的體積比為1:0.05?2.0:0.1?1.0，PS小球作為硬模板，尺寸均勻的單分散球形，可選粒徑范圍為50?300nm，穩(wěn)定劑為正炳醇，乙二醇，或異丁醇。
[0011]—些實施例中，為了得到平滑的Mo03薄膜，加入少量的PED0T:PSS到鍍膜液中。
[0012]一些實施例中，用所得溶膠在FT0玻璃基片上鍍膜，鍍膜方法包括液相法。
[0013]一些實施例中，所述液相法包括旋涂，提拉，刮涂，或滾涂。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的改善Mo03太陽能電池陽極緩沖層性能的制備方法，制備了一種成本低廉的太陽能電池陽極緩沖層，制備方法簡單，制備條件溫和，產(chǎn)品的物理化學穩(wěn)定性較高，改善聚合物太陽能電池陽極緩沖層的性能，有利于太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率改善，對普及太陽能電池的廣泛應(yīng)用起到了一定的推動作用。
[0015]以下結(jié)合附圖，通過示例說明本發(fā)明主旨的描述，以清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016]結(jié)合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]參見本發(fā)明具體實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。
[0019]現(xiàn)參考附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明實施例的改善Mo03太陽能電池陽極緩沖層性能的制備方法。
[0020]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的改善Mo03太陽能電池陽極緩沖層性能的制備方法，步驟(1)中，制備將濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，通過陽離子交換法制成鉬酸水溶液。步驟(2)中，用濃鹽酸(濃度36% -38% )調(diào)節(jié)其體系pH值至0.5?3之間。步驟(3)中，將聚苯乙烯(PS)小球在乙二醇甲醚和環(huán)己烷的混合溶液中分散溶脹以后，在攪拌的條件下加入陽離子表面活性劑，其中PS小球與陽離子表面活性的質(zhì)量比為1:0.5?10，陽離子表面活性劑主要為季銨鹽陽離子表面活性劑，具有較好的水溶性，耐酸堿。步驟(4)中，把PS小球的溶脹液加入到鉬酸鹽水溶液中，隨后加入穩(wěn)定劑，其中鉬酸溶液、PS小球的溶脹液與穩(wěn)定劑的體積比為1:0.05?2.0:0.1?1.0。步驟(5)中，為了得到平滑的Mo03薄膜，加入少量的PEDOT:PSS到鍍膜液中。步驟(6)中，將FTO玻璃基片處理使其清潔。步驟(7)中，用所得溶膠在FTO玻璃基片上鍍膜，于60?80°C干燥5?40min。步驟(8)中，將保溫處理后的鍍膜FTO玻璃升溫至150?200 °C保溫0.5?3.0h，然后以5°C /min的速度升溫至300?400°C，保溫時間為0.5?4h，即得到Mo03薄膜。
[0021]步驟(1)中制備將濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，其中的鉬酸鹽主要為易溶于水穩(wěn)定的正鉬酸鹽，這些鹽大都以水合物形式存在，如銨、堿金屬、鎂等鉬酸鹽。
[0022]步驟(3)