一种三元板式光活性层有机薄膜太阳能电池及其制备方法与流程

文档序号:12275359阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三元板式光活性层有机薄膜太阳能电池,其特征在于,包括从上到下依次排列叠加的金属阳极层(1)、阳极修饰层(2)、三元板式光活性层(3)、阴极缓冲层(4)、透明导电阴极层(5)和衬底层(6)。

2.根据权利要求1所述的一种三元板式光活性层有机薄膜太阳能电池,其特征在于,所述三元板式结构的光活性层,由相互平行的电子给体层(8),第一电子受体层(7)和第二电子受体层(9)构成。

3.根据权利要求1所述的一种三元板式活性层有机薄膜太阳能电池,其特征在于,所述金属阳极层(1)为厚度为3μm的Ag层,所述阳极修饰层(2)为100nm 的WO3,所述光活性层(3)为包括电子给体材料PTB7,第一电子受体材料PC70BM和第二电子受体材料BisPC70BM三元板式结构的光活性层,厚度为200nm,所述阴极缓冲层(4)为200nm 的ZnO,所述透明导电阴极层(5)和衬底层(6)总厚度为0.125mm的PET-ITO。

4.根据权利要求3,其特征在于,所述的电子给体层(8),宽度为5-15nm, 最为优选的宽度为10nm,高度为80-250nm,最为优选的高度为200nm。

5.根据权利要求3,其特征在于,所述的电子受体层(7),宽度为5-15nm, 最为优选的宽度为10nm,高度为80-250nm,最为优选的高度为200nm。

6.根据权利要求3,其特征在于,所述的电子受体层(9),宽度为5-15nm, 最为优选的宽度为10nm,高度为80-250nm,最为优选的高度为200nm。

7.根据权利要求2所述的一种三元板式光活性层有机薄膜太阳能电池,其特征在于第二电子受体层(9)与电子给体层的分界线(8)与衬底层垂直。

8.根据权利要求3所述的一种三元板式光活性层有机薄膜太阳能电池,其特征在于第二电子受体层(9)与电子给体层的分界线(8)与衬底层垂直。

9 根据权利要求1-8中任一项所述的一种三元板式光活性层机薄膜太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1) 在100mmX100mm,厚度为0.125mm的PET-ITO基板上(珠海凯为光电科技有限公司,PET双面加硬处理,透光率85%,45ohm/sq)刻蚀成具有一定宽度的细条状,清洗干净并烘干待用;

2)将利用溶胶-凝胶法制备的ZnO纳米粒子分散在氯苯中,浓度为50mg/mL,然后旋涂在ITO透明导电薄膜上,匀胶机转速为4500rpm(转/分),匀胶时间为30s,形成一层厚度为80-150nm的ZnO,并在200°C下加热30min固化,冷却;

3) 三种材料PTB7,PC70BM和Bis-PC70BM中任选一种,在阴极缓冲层上制备薄膜层,控制厚度为80-250nm,120 °C下加热15min固化,冷却,得到固化的薄膜;

4)从电池任意侧边开始,从距离侧边5-15nm处开始,按照15-45nm的间隔,在3)中得到的薄膜上用微观3D打印机雕刻宽度为5-15nm,深度为80-250nm的直槽;

5) 在3)中除制成薄膜的材料,三种材料PTB7,PC70BM和Bis-PC70BM中剩下的两种材料任意选用一种材料配成溶液,用匀胶机将直槽填平,120 °C下加热15min固化,冷却得到固化的薄膜;

6)与4)中一致的电池侧开始,从距离侧边10-30nm处开始,按照15-45nm的间隔,在5)中得到的薄膜上用微观3D打印机雕刻宽度为5-15nm,深度为80-250nm的直槽,直槽与4)中直槽方向平行;

7) 除去3)和5)使用的两种材料 ,三种材料中PTB7,PC70BM和Bis-PC70BM未使用材料配成溶液,用匀胶机将直槽填平,120 °C下加热15min固化,冷却,得到三元板式光活性层;

8)从与4)中直槽垂直的电池任意侧边开始,从距侧边10nm开始,按照20nm的间隔用微观3D打印机雕刻宽度为10nm,深度为50nm的直槽;

9)在光活性层上面旋涂一层WO3层,控制匀胶机转速为1500rpm,匀胶时间20s,使膜厚80-150nm,在150 °C下加热 30min固化,冷却;

10)在WO3层上面利用丝网印刷法形成一层导电银浆料,其中浆料的组成以质量比计为:粒径为lμm的银粉60%、己二酸二甲醋30%、环氧树脂1%、可溶性酚醛树脂9%,形成厚度为1-5μm的膜,并置于手套箱中在100 °C下加热40min固化;

11)最后将整个器件置于手套箱中退火,得到有机太阳能电池。

9.根据权利要求8中所述的一种三元板式有机薄膜太阳能电池的制备方法,其特征在于,4),6)和7)中的直槽是指薄膜完全固化之后从表面向下雕刻而成。

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