一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法与流程

技术特征：

1.一种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阴极层（1）、阴极修饰层（2）、光活性层（3）、阳极缓冲层（4）、透明导电阳极层（5）和衬底层（6）。

2.根据权利要求1所述的一种有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述光活性层包括电子受体（7）和电子给体（10）。

3.根据权利要求2所述的光活性层，其特征在于，所述光活性层电子给体材料为P3HT，电子给体的基座厚度为20-50nm，最为优选的厚度为30nm。

4.根据权利要求2所述的光活性层，其特征在于，所述凸台（9）直径为40-60nm，最为优选的直径为50nm，高度为100nm。

5.根据权利要求2所述的光活性层，其特征在于，所述的光活性层（3）中电子受体材料为PC₆₀BM，电子受体（7）厚度为110-130nm，最为优选的厚度为120nm。

6.根据权利要求2所述的光活性层，其特征在于，所述的光活性层（3）中电子受体（7）上盲孔（8）直径为40-60nm，最为优选的直径为50nm，孔深为100nm。

7.根据权利要求1所述的一种有机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属阴极层（1）为厚度为2μm的镀铝层，所述阴极修饰层（2）为2nm 的LiF，所述光活性层（3）为包括电子给体材料P3HT和电子受体材料PC₆₀BM，厚度为150nm 的P3HT：PC₆₀BM，所述阳极缓冲层（4）为200nm 的PEDOT:PSS，所述衬底（6）和透明导电阳极层（5）的总厚度为0.7mm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种有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）衬底层和透明导电阳极层的处理:

衬底6材料选用ITO导电玻璃(珠海凯为电子元器件有限公司，方阻14Ω/口，透过率85% ，厚度为0.3-2.0mm)，将其蚀刻电极图案后，先清洗干净，然后依次用去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇各超声清洗l0min,氮气吹干，紫外/臭氧处理20min。

2）阳极缓冲层的制备:

在ITO表面旋涂PEDOT:PSS阳极缓冲层，匀胶机转速3000rpm，旋涂30s，厚度为120-250nm。在150℃下，退火l0min。

3）光活性层的制备:

用微观3D打印机在单晶硅板（宁波保税区捷迅国际贸易有限公司，尺寸：125mmX125mm，厚度：2mm）雕刻直径为40-60nm，深度为100nm的盲孔（11），盲孔横向间距为80-120nm，纵向间距为80-120nm,盲孔底端开直径为30nm的通气孔（12），得到盲孔模板（13）。

称取12mg P3HT溶于1mL氯苯，然后加入lmg ZnTPP的溶液，超声处理0.5h，在70℃条件下磁力搅拌4h，然后混合液用匀胶机在阳极缓冲层（4）表面旋涂成膜。匀胶机转速1000rpm，旋涂40s，P3HT层厚度为120-150nm。

用中得到的单晶硅盲孔模板（13）在P3HT层上挤压，施力大小5N, 在50℃下，热处理2min，移除单晶硅盲孔模板（13），得到带有圆柱凸台的P3HT层。

称取12mg PC₆₀BM溶于1mL氯苯，然后加入lmg ZnTPP的溶液，超声处理0. 5h，在70℃条件下磁力搅拌4h。在中得到的带有圆柱凸台的P3HT层上喷涂PC₆₀BM，控制厚度为110-130nm，得到电子受体（7）和盲孔（8），在160℃下处理10min，得到光活性层。

4）阴极修饰层的制备:

在1 X 10^-4Pa真空度下，在光活性层表面真空蒸镀厚度为1-5nm的LiF薄膜，形成阴极修饰层。

5）金属阴极的制备:

在1X10^-4Pa真空度下，在阴极修饰层表面真空蒸镀厚度为1-5μm的Al膜，形成金属阴极层。

9.根据权利要求6中所述的一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，3）光活性层的制备中得到带有圆柱凸台的电子给体（10）上的凸台（9）是用单晶硅盲孔模板（13）压制而成。

10.根据权利要求6中所述的一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，3）光活性层的制备中得到电子受体（7）上的盲孔（8）是在固化的P3HT层喷涂材料形成的，盲孔（8）与凸台（9）轴线重合。