一种倒置结构的聚合物太阳能电池及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种倒置结构的聚合物太阳能电池，包括依次层叠的玻璃衬底、阴极、活性层、空穴缓冲层和阳极；所述空穴缓冲层的材质包括酞菁类小分子、聚3,4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。本发明还公开了该倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法。本发明采用倒置结构，并以聚3,4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐与酞菁类小分子形成的混合材料作为空穴缓冲层，利用其散射与反射作用使透过活性层的太阳光反射回活性层中，再度被利用，进而提高太阳能电池的转换效率。
【专利说明】一种倒置结构的聚合物太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种具有倒置结构的聚合物太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚合物太阳能电池是继无机半导体太阳能电池之后光伏发电领域的另一新发现。与传统的无机硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池柔韧性好，可卷曲折叠，而且制作工艺简单，原料易得，成本低，制备过程中也不会产生有毒物质，因而近年来受到了广泛的关注。
[0003]现有聚合物太阳能电池的结构一般为:玻璃衬底/阳极/空穴缓冲层/活性层/电子缓冲层/阴极，当光线从底部射入后，穿过玻璃衬底、阳极与空穴缓冲层，到达活性层后，被活性层上的光敏物质吸收利用，产生电子-空穴对，电子与空穴分离后，电子通过电子缓冲层进入阴极，而空穴则通过空穴缓冲层进入阳极，阳极与阴极接通后即产生电流。目前聚合物有机太阳能电池一般结构为玻璃衬底/IT0/PED0T:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al，由于PSS酸会对ITO表面产生腐蚀作用，造成了表面缺陷增多，电池的串联电阻增加，导致聚合物太阳能电池的转换效率低下，因而近年来又出现了倒置结构的聚合物太阳能电池，其结构为玻璃衬底/阴极/电子缓冲层/活性层/空穴缓冲层/阳极，因此避免了 PSS酸对ITO表面的腐蚀，保证了聚合物太阳能电池的转换效率。
[0004]太阳能电池对太阳光的利用是影响能量转换效率的一个重要的因素，其中活性层是太阳能电池中吸收利用太阳光的主要结构，但是由于目前的倒置结构的聚合物太阳能电池大多以聚3-己基噻吩和[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯复合材料(表示为P3HT/PCBM)作为活性层的材质，其对太阳光的利用能力不高，导致目前市面上的倒置结构的聚合物太阳能电池的能量转换效率相对较小。因此非常有必要改善倒置结构的太阳能电池的结构，进一步提高其转换效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于对现有倒置结构的聚合物太阳能电池进行改进，提供一种倒置结构的聚合物太阳能电池，该倒置结构的聚合物太阳能电池以聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐与酞菁类小分子形成的混合材料作为空穴缓冲层，利用该空穴缓冲层的散射与反射作用使透过活性层的太阳光反射回活性层中，再度被利用，进而提高倒置结构的聚合物太阳能电池的转换效率。本发明还提供了该倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0007]第一方面，本发明提供一种倒置结构的聚合物太阳能电池，包括依次层叠的玻璃衬底、阴极、活性层、空穴缓冲层和阳极；所述空穴缓冲层的材质包括酞菁类小分子、聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
[0008]优选地，所述玻璃衬底为市售普通玻璃。[0009]优选地，所述阴极为氧化锌。氧化锌颗粒较大，有利于光的散射；另外，氧化锌也有一定的注入作用，可同时作为电子注入层，因此以氧化锌作为阴极，可以省去电子注入层。
[0010]优选地，所述阴极的厚度为20-100nm。
[0011]优选地，所述活性层的材质为聚3-己基噻吩与[6，6]-苯基461-丁酸甲酯形成的复合材料(表示为P3HT/PCBM)。
[0012]优选地，所述活性层的材质中所述聚3-己基噻吩和所述[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯的质量比为1:0.8-4。更优选地，所述活性层的材质中所述聚3-己基噻吩和所述[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯的质量比为1:0.8。
[0013]优选地，所述活性层的厚度为80-300nm。更优选地，所述活性层的厚度为200nm。
[0014]优选地，所述阳极为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或钼(Pt)。更优选地，所述阳极为铝(Al)。
[0015]优选地,所述阳极的厚度为80-200nm。更优选地,所述阳极的厚度为150nm。
[0016]优选地，所述酞菁类小分子为酞菁铜、酞菁锌、酞菁钒或酞菁镁。
[0017]优选地，所述空穴缓冲层的厚度为20_100nm。
[0018]本发明以聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐与酞菁类小分子形成的混合材料作为空穴缓冲层，一方面，聚3，4- 二氧乙烯噻吩的折射率约为1.5，而活性层的折射率为
1.7,当没有被活性层吸收的光穿过活性层而到达空穴缓冲层的时候，由于折射率的差异，会发生全反射，使光线再次回到活性层被活性材料吸收利用；另一方面，酞菁类小分子比较容易结晶形成晶体结构，而晶体结构对光有一定的散射与反射作用，使到达空穴缓冲层的太阳光回到活性层，再度被活性层吸收利用，从而改善了聚合物结构的聚合物太阳能电池的光电转换效率。
[0019]此外，本发明以氧化锌作为阴极，一方面，氧化锌颗粒较大，有利于光的散射，进一步集中了光强；另一方面，氧化锌也有一定的注入作用，可同时作为电子注入层，因此本发明所述的倒置结构的聚合物太阳能电池，无需电子注入层，结构更加简单。
[0020]第二方面，本发明提供了一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0021]提供清洁的玻璃衬底，在经处理的玻璃衬底上依次旋涂阴极与活性层；
[0022]在所述活性层上旋涂空穴缓冲层，所述空穴缓冲层的材质包括酞菁类小分子、聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐，所述空穴缓冲层的具体制备方法为:将聚3，4-二氧乙烯噻吩与聚苯乙烯磺酸盐加入氯苯溶液中得到聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液，将酞菁类小分子加入到聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液中混合均匀形成混合物，将所述混合物旋涂在所述活性层上，烘干形成空穴缓冲层；
[0023]在所述空穴缓冲层上蒸镀阳极，得到倒置结构的聚合物太阳能电池。
[0024]优选地，所述玻璃衬底为市售普通玻璃。
[0025]具体地，所述玻璃衬底的清洁操作为:将玻璃衬底进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物。
[0026]优选地，所述旋涂阴极，具体操作为:配制氧化锌质量浓度为50-500mg/mL的氧化锌的醋酸溶液，然后将其旋涂在玻璃衬底上，烘干，形成厚度为20-100nm的阴极。更优选地，所述醋酸溶液的纯度为分析纯。
[0027]具体地，所述活性层的旋涂操作为:配制聚3-己基噻吩和[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(表示为P3HT/PCBM)总质量浓度为8-30mg/mL的P3HT/PCBM溶液，然后在充满惰性气体的手套箱中将其旋涂在所述阴极上，接着在50-200°C下退火5-100分钟，或在室温下放置24-48小时，形成厚度为80-300nm的活性层。
[0028]优选地，所述活性层的旋涂操作为:配制聚3-己基噻吩和[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(表示为P3HT/PCBM)总质量浓度为18mg/mL的P3HT/PCBM溶液，然后在充满惰性气体的手套箱中将其旋涂在所述阴极上，接着在200°C下退火5分钟，形成厚度为200nm的活性层。
[0029]优选地，所述P3HT/PCBM溶液中，所述聚3_己基噻吩(表示为P3HT )与所述[6，6]_苯基-C61-丁酸甲酯(表示为PCMB)的质量比为1:0.8_4。更优选地，所述P3HT/PCBM溶液中，所述P3HT与PCMB的质量比为1:0.8。
[0030]优选地，所述P3HT/PCBM溶液，溶剂为甲苯，二甲苯，氯苯或氯仿。
[0031]优选地，所述混合物中，所述酞菁类小分子的质量为聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液质量的5-50%，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液中，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩的质量分数为1%_5%。
[0032]优选地，所述酞菁类小分子为酞菁铜、酞菁锌、酞菁钒或酞菁镁。
[0033]优选地，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐的氯苯溶液中，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩与所述聚苯乙烯磺酸盐的质量比为2-6:1。
[0034]优选地，所述空穴缓冲层的厚度为20_100nm。
[0035]优选地，所述蒸镀为真空蒸镀，蒸镀温度为500-1000°C，真空度为10-3-l()-5Pa。
[0036]优选地，所述阳极为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或钼(Pt)。更优选地，所述阳极为铝(Al)。
[0037]优选地，所述阳极的厚度为80-200nm。更优选地，所述阳极的厚度为150nm。
[0038]本发明采用旋涂的方式制备氧化锌阴极，避免了传统制备方法中旋涂活性层时蒸镀金属阴极被破坏的现象；另外，氧化锌的存在也有一定的注入作用，因此采用本发明制备方法制备倒置结构的聚合物太阳能电池，无需制备电子注入层，制备工艺更加简单。
[0039]另外，本发明制备方法将廉价易得的酞菁类小分子的掺杂到聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐(表示为PEDOT/PSS)溶液中作为空穴缓冲层的材质，既利用了 PEDOT与活层之间的反射作用，又利用了酞菁类小分子形成的晶体的散射与反射作用，使到达空穴缓冲层的太阳光回到活性层，再度被活性层吸收利用，从而改善了聚合物太阳能电池的光电转换效率。制备方法工艺简单，原料成本低，适合大规模工业化生产。
[0040]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
[0041](I)采用倒置结构，并以聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐与酞菁类小分子形成的混合材料作为空穴缓冲层，使空穴缓冲层具有反射作用，使透过活性层的太阳光回到活性层，再度被活性层吸收利用，改善了聚合物太阳能电池的光电转换效率；
[0042](2)以氧化锌作为阴极，有利于阴极中光的散射，进一步集中了光强；同时氧化锌层的存在也有一定的注入作用，因此本发明所述的倒置结构的聚合物太阳能电池，无需电子注入层，结构更加简单；[0043](3)采用旋涂的方式制备氧化锌阴极，避免了传统制备方法中旋涂活性层时蒸镀金属阴极被破坏的现象；
[0044](4)制备方法工艺简单，原料成本低，适合大规模工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]图1是本发明制备的倒置结构的聚合物太阳能电池的结构示意图；
[0047]图2是本发明实施例一制备的倒置结构的聚合物太阳能电池与对比实施例制备的聚合物太阳能电池的电流密度与电压关系图。
【具体实施方式】
[0048]下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0049]实施例一
[0050]一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0051]( I)将玻璃衬底进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，在经过处理的玻璃衬底上依次旋涂阴极与活性层；
[0052]旋涂阴极，具体操作为:将氧化锌(ZnO)加入到分析纯级别的醋酸中，搅拌均匀配制氧化锌质量浓度为200mg/mL的氧化锌的醋酸溶液，然后将其旋涂在玻璃衬底上，放入烘箱中以60°C干燥2小时,形成厚度为80nm的阴极。
[0053]活性层的旋涂，具体操作为:将聚3-己基噻吩与[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯质量比为1:0.8的P3HT/PCBM复合材料倒入氯苯中，搅拌均匀配制P3HT与PCMB总质量浓度为18mg/mL的P3HT/PCBM溶液，然后在充满惰性气体的手套箱中将其旋涂在所述阴极上，接着在200°C下退火5分钟，形成厚度为200nm的活性层。
[0054](2)在所述活性层上旋涂空穴缓冲层，并在惰性气体中烘干；
[0055]具体操作为:将聚3，4- 二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸盐(PSS)加入氯苯溶液中得到PED0T/PSS的氯苯溶液，其中PEDOT的质量分数为3%，将酞菁铜(CuPc)加入到PED0T/PSS的氯苯溶液中混合均匀形成混合物，将所述混合物涂布到所述活性层上，放入充满氩气的烘箱中，60°C干燥2小时，形成厚度为70nm的空穴缓冲层。其中聚3，4-二氧乙烯噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为5:1，酞菁铜的质量为聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液质量的30%。
[0056](3)在所述空穴缓冲层上蒸镀阳极，得到倒置结构的聚合物太阳能电池。
[0057]蒸镀阳极的具体操作为:将旋涂了阴极、活性层和空穴缓冲层的玻璃衬底放入真空镀膜系统中，以10_4Pa的真空度、800°C的蒸镀温度，将铝(Al)蒸镀在所述空穴缓冲层上，形成厚度为150nm的阳极。
[0058]图1是本发明制备的倒置结构的聚合物太阳能电池的结构示意图，如图1所示，本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池，依次包括玻璃衬底1，阴极2，活性层3，空穴缓冲层4，阳极5。其中，空穴缓冲层的材质包括酞菁酮、聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
[0059]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池的结构为:
[0060]玻璃衬底/ZnO/(P3HT/PCBM) / (CuPc-PEDOT/PSS)/Al。
[0061]为了更好地说明本发明实施例倒置结构的聚合物太阳能电池的优良特性，特设置如下对比实施例: [0062]聚合物太阳能电池，结构为:IT0/(PEDOT/PSS) / (P3HT/PCBM)/Cs2C03/A1。具体制备过程为:将带有ITO玻璃依次用洗洁精，去离子水，超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，晾干后在其上依次旋涂空穴活性层(PEDOT/PSS)、活性层(P3HT/PCBM)、然后再蒸镀电子缓冲层(Cs2CO3)和阴极(Al)，得到聚合物太阳能电池，其中空穴活性层、活性层、电子缓冲层和阴极的厚度分别是70nm、200nm、150nm、80nm。
[0063]采用电流-电压测试仪测试本发明实施例一所述倒置结构的聚合物太阳能电池与对比实施例所述聚合物太阳能电池的电流密度与电压关系图，测试结果如图2所示。图2是实施例一所述倒置结构的聚合物太阳能电池与对比实施例所述聚合物太阳能电池的电流密度与电压关系图。曲线I为实施例一所述倒置结构的聚合物太阳能电池的电流密度与电压关系图；曲线2为对比实施例所述聚合物太阳能电池的电流密度与电压关系图。
[0064]表1是根据图2得到的实施例1与对比例的电池参数表，其中，电流密度指的是短路电流密度，即电压大于O电流密度小于O时的电流密度绝对值；电压特指开路电压，即电流密度小于O电压大于O时的电压；能量转换效率η指的是短路电流与开路电压乘积的绝对值；填充因子指的是电池最大功率与开路电压和短路电流的乘积的比值，即曲线与坐标轴X、y所围成的圆弧面积占最大矩形面积(数值为最大电流密度与最大电压的乘积)的比例，填充因子越大，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形，太阳能电池的光电转换效率越闻。
[0065]表1实施例一与对比实施例的聚合物太阳能电池参数表
[0066]
电流密度 ~最大电压~最大能量转换效率填充因子~
(π?Α cm'2)(V)1I (%)'
实沲例一9.430.652 18O ^6
对比实施例? 180.741.40O
[0067]从图2和表1中可以看出，对比实施例所述聚合物太阳能电池的电流密度为
6.18mA/cm2，而实施例一所述倒置结构的聚合物太阳能电池的电流密度提高到了 9.43mA/cm2 ;对比实施例所述聚合物太阳能电池的能量转换效率为1.40%，而实施例一所述倒置结构的聚合物太阳能电池的能量转换效率为2.18% ;实施例一所述倒置结构的聚合物太阳能电池的输出特征(填充因子)也比对比例更趋于矩形(大)，提示了采用倒置结构，并以PEDOT/PSS与酞菁酮形成的混合材料作为空穴缓冲层，可改善太阳能电池的光电转换效率。
[0068]实施例二
[0069]一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:[0070]( I)将玻璃衬底进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，在经过处理的玻璃衬底上依次旋涂阴极与活性层；
[0071]旋涂阴极，具体操作为:将氧化锌(ZnO)加入到分析纯级别的醋酸中，配制氧化锌质量浓度为500mg/mL的氧化锌的醋酸溶液，然后将其旋涂在玻璃衬底上，放入烘箱中以60°C干燥2小时，形成厚度为20nm的阴极。
[0072]活性层的旋涂，具体操作为:将聚3-己基噻吩与[6，6]-苯基461-丁酸甲酯质量比为1:4的P3HT/PCBM复合材料倒入氯仿中，配制P3HT与PCMB总质量浓度为30mg/mL的P3HT/PCBM溶液，然后在充满惰性气体的手套箱中将其旋涂在所述阴极上，接着在室温下放置48小时，形成厚度为80nm的活性层。
[0073](2)在所述活性层上旋涂空穴缓冲层，并在惰性气体中烘干；
[0074]具体操作为:将聚3，4- 二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸盐(PSS)加入氯苯溶液中得到PEDOT/PSS的氯苯溶液，其中PEDOT的质量分数为5%，将酞菁锌(ZnPc)加入到PEDOT/PSS的氯苯溶液中混合均匀形成混合物，用匀胶机将所述混合物旋涂在所述活性层上，控制的转速为200r/min，匀胶时间为120秒，然后放入充满氩气的烘箱中，60°C干燥2小时，形成厚度为70nm的空穴缓冲层。其中聚3，4-二氧乙烯噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为2:1，酞菁锌的质量为聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液质量的50%。
[0075](3)在所述空穴缓冲层上蒸镀阳极，得到倒置结构的聚合物太阳能电池。
[0076]蒸镀阳极的具体操作为:将旋涂了阴极、活性层和空穴缓冲层的玻璃衬底放入真空镀膜系统中，以KT5Pa的真空度、1000°C的蒸镀温度，将铝(Ag)蒸镀在所述空穴缓冲层上，形成厚度为80nm的阳极。
[0077]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池，依次包括玻璃衬底，阴极，活性层，空穴缓冲层，阳极。其中，空穴缓冲层的材质包括酞菁锌、聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
[0078]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池的结构为:
[0079]玻璃衬底/ZnO/(P3HT/PCBM) / (ZnPc-PEDOT/PSS)/Ag。
[0080]实施例三
[0081]一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0082]( I)将玻璃衬底进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，在经过处理的玻璃衬底上依次旋涂阴极与活性层；
[0083]旋涂阴极，具体操作为:将氧化锌(ZnO)加入到分析纯级别的醋酸中，配制氧化锌质量浓度为50mg/mL的氧化锌的醋酸溶液，然后将其旋涂在玻璃衬底上，放入烘箱中以60°C干燥2小时，形成厚度为IOOnm的阴极。
[0084]活性层的旋涂，具体操作为:将聚3-己基噻吩与[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯质量比为1:3的P3HT/PCBM复合材料倒入二甲苯中，搅拌均匀配制P3HT与PCMB总质量浓度为16mg/mL的P3HT/PCBM溶液，然后在充满惰性气体的手套箱中将其旋涂在所述阴极上，接着在50°C下退火100分钟，形成厚度为200nm的活性层。
[0085](2)在所述活性层上旋涂空穴缓冲层，并在惰性气体中烘干；[0086]具体操作为:将聚3，4- 二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸盐(PSS)加入氯苯溶液中得到PEDOT/PSS的氯苯溶液，其中PEDOT的质量分数为1%，将酞菁镁(MgPc)加入到PEDOT/PSS的氯苯溶液中混合均匀形成混合物，用匀胶机将所述混合物旋涂在所述活性层上，控制的转速为200r/min，匀胶时间为120秒，然后放入充满氩气的烘箱中，60°C干燥2小时，形成厚度为20nm的空穴缓冲层。其中聚3，4-二氧乙烯噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为6:1，酞菁镁的质量为聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液质量的5%。
[0087](3)在所述空穴缓冲层上蒸镀阳极，得到倒置结构的聚合物太阳能电池。
[0088]蒸镀阳极的具体操作为:将旋涂了阴极、活性层和空穴缓冲层的玻璃衬底放入真空镀膜系统中，以10_3Pa的真空度、500°C的蒸镀温度，将铝(Au)蒸镀在所述空穴缓冲层上，形成厚度为180nm的阳极。
[0089]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池，依次包括玻璃衬底，阴极，活性层，空穴缓冲层，阳极。其中，空穴缓冲层的材质包括酞菁镁、聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
[0090]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池的结构为:
[0091]玻璃衬底/ZnO/(P3HT/PCBM) / (MgPc-PEDOT/PSS)/Au。
[0092]实施例四
[0093]一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0094]( I)将玻璃衬底进行光刻处理，剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，在经过处理的玻璃衬底上依次旋涂阴极与活性层；
[0095]旋涂阴极，具体操作为:将氧化锌(ZnO)加入到分析纯级别的醋酸中，搅拌均匀配制氧化锌质量浓度为lOOmg/mL的氧化锌的醋酸溶液，然后将其旋涂在玻璃衬底上，放入烘箱中以60°C干燥2小时,形成厚度为60nm的阴极。
[0096]活性层的旋涂，具体操作为:将聚3-己基噻吩与[6，6]-苯基461-丁酸甲酯质量比为1:2的P3HT/PCBM复合材料倒入二氯甲烷中，搅拌均匀配制P3HT与PCMB总质量浓度为8mg/mL的P3HT/PCBM溶液，然后在充满惰性气体的手套箱中将其旋涂在所述阴极上，接着在70°C下退火100分钟，形成厚度为300nm的活性层。
[0097](2)在所述活性层上旋涂空穴缓冲层，并在惰性气体中烘干；
[0098]具体操作为:将聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸盐(PSS)加入氯苯溶液中得到PED0T/PSS的氯苯溶液，其中PEDOT的质量分数为3.5%，将酞菁钒(V2Pc5)加入到PED0T/PSS的氯苯溶液中混合均匀形成混合物，然后将所述混合物涂布到所述活性层上，放入充满氩气的烘箱中，60°C干燥2小时，形成厚度为IOOnm的空穴缓冲层。其中聚3，4-二氧乙烯噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为4:1，酞菁钒的质量为聚3，4_二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液质量的25%。
[0099](3)在所述空穴缓冲层上蒸镀阳极，得到倒置结构的聚合物太阳能电池。
[0100]蒸镀阳极的具体操作为:将旋涂了阴极、活性层和空穴缓冲层的玻璃衬底放入真空镀膜系统中，以10_4Pa的真空度、800°C的蒸镀温度，将钼(Pt)蒸镀在所述空穴缓冲层上，形成厚度为200nm的阳极。
[0101]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池，依次包括玻璃衬底，阴极，活性层，空穴缓冲层，阳极。其中，空穴缓冲层的材质包括酞菁钒、聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
[0102]本实施例制备的倒置结构的聚合物太阳能电池的结构为:
[0103]玻璃衬底/ZnO/(P3HT/PCBM) / (V2Pc5_PED0T/PSS)/Pt。
[0104]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种倒置结构的聚合物太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的玻璃衬底、阴极、活性层、空穴缓冲层和阳极；所述空穴缓冲层的材质包括酞菁类小分子、聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
2.根据权利要求1所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阴极的材质为氧化锌。
3.根据权利要求1所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述酞菁类小分子为酞菁铜、酞菁锌、酞菁钒或酞菁镁。
4.根据权利要求1所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阴极的厚度为20-100nm。
5.根据权利要求1所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述空穴缓冲层的厚度为20-100nm。
6.一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供清洁的玻璃衬底，在经处理的玻璃衬底上依次旋涂阴极与活性层； 在所述活性层上旋涂空穴缓冲层，所述空穴缓冲层的材质包括酞菁类小分子、聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐，所述空穴缓冲层的具体制备方法为:将聚3，4-二氧乙烯噻吩与聚苯乙烯磺酸盐加入氯苯溶液中得到聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液，将酞菁类小分子加入到聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液中混合均匀形成混合物，将所述混合物旋涂在所述活性层上，烘干形成空穴缓冲层； 在所述空穴缓冲层上蒸镀阳极，得到倒置结构的聚合物太阳能电池。
7.根据权利要求6所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述旋涂阴极，具体操作为:配制氧化锌质量浓度为50-500mg/mL的氧化锌的醋酸溶液，然后将其旋涂在玻璃衬底上，烘干，形成厚度为20-100nm的阴极。
8.根据权利要求6所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述混合物中，所述酞菁类小分子的质量为聚3，4_ 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液质量的5-50%，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸的氯苯溶液中，所述聚3，4-二氧乙烯噻吩的质量分数为1%-5%。
9.根据权利要求6所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述酞菁类小分子为酞菁铜、酞菁锌、酞菁钒或酞菁镁。
10.根据权利要求6所述的一种倒置结构的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述聚3，4-二氧乙烯噻吩和聚苯乙烯磺酸盐的氯苯溶液中，所述聚3，4-二氧乙烯噻吩与所述聚苯乙烯磺酸盐的质量比为2-6:1。
【文档编号】H01L51/42GK103700767SQ201210367489
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】周明杰, 王平, 黄辉, 陈吉星 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司