太阳能电池缓冲层性能的制备方法

文档序号:9669384
太阳能电池缓冲层性能的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以聚苯乙烯(PS)小球为模板,改善1003太阳能电池阳极缓冲层性能的制备方法,属于太阳能电池光伏领域。
【背景技术】
[0002]相关研究表明,全世界的能源储备如煤炭资源和石油资源只能够供人类使用五十至七十年。因此,人类把越来越多的关注目光聚焦于理论上取之不尽用之不竭的太阳能上来,使其成为近几十年来,研究的热门课题之一。其中聚合物有机太阳能电池是众多光伏电池中重要的一员,得到认证的转换率已达11.1%,聚合物太阳能电池的基本结构通常包括五个部分:接受空穴的阳极、传输空穴的过渡层阳极缓冲层、吸收太阳光的有机光敏活性层、传输电子的过渡层阴极缓冲层和接受电子的阴极。其中阳极、光敏层、阴极是必需的,任何一个聚合物有机太阳能电池都少不了这三部分。阳极缓冲层和阴极缓冲层并非是必需的,但是加入这两层之后能使得聚合物有机太阳能电池的转换效率得到极大的改善,因此这两层基本上都会出现在电池器件中。
[0003]阳极缓冲层一般就是指光敏层与阳极之间的缓冲层。在正置太阳能电池中,它插入在光敏层与透明电极之间。在倒置太阳能电池中,它是插入在光敏层与金属电极之间。阳极缓冲层的禁带宽度大于3.0eV,在可见光范围透光率很高,基本不影响从透明电极进入的光通过它发生大量损耗,能够保障足够的光进入光敏层。它能有效地传输空穴到阳极并且阻挡电子向阳极传输。它有合适的能级,能够和光敏层的电子给体材料以及阳极的能带合理的匹配。它有很好的化学稳定性,不与光敏层材料以及阳极材料发生化学反应。因此一些宽禁带、高功函数的P型金属氧化物半导体如N1,Mo03,V205,胃03等,其较好的机械特性、较低的成本、简易的制备、稳定的化学性质、良好的电子阻挡能力等等优点用,并得到研究与开发者的广泛关注。
[0004]Mo03材料的禁带宽度是3.2eV,在可见光范围内透光率很高,在FT0玻璃基片上镀制Mo03薄膜,以期达到基本不发生光损耗,能够保证足够的光进入光敏层,且能有效传输空穴到阳极并且阻挡电子向阴极传输的目的。传统方法利用溶胶凝胶法制备的Mo03薄膜,存在着不能显著改善光的透过率以及空穴的传输效率;利用以聚苯乙烯(PS)小球为模板法制备Mo03薄膜,具有尺寸稳定且大小均一的核壳结构,可以很好的改善光的透过率以及空穴的传输效率,是一种可靠有效的制备应用于太阳能电池阳极缓冲层的方法。

【发明内容】

[0005]本发明旨在弥补现有技术的不足,提供一种在原有技术的基础上可以进一步改善光的透过率以及空穴的传输效率的11003太阳能电池阳极缓冲层性能的制备方法。
[0006]为了达成上述目的,提供了一种改善Mo03太阳能电池阳极缓冲层性能的制备方法,包括以下步骤:制备将浓度为0.001?0.03mol/L的钼酸盐水溶液,通过阳离子交换法制成钼酸水溶液;用浓盐酸(浓度36% -38% )调节其体系pH值至0.5?3之间;将聚苯乙烯(PS)小球在乙二醇甲醚和环己烷的混合溶液中分散溶胀以后,在搅拌的条件下加入阳离子表面活性剂,其中PS小球与阳离子表面活性的质量比为1:0.5?10,阳离子表面活性剂主要为季铵盐阳离子表面活性剂,具有较好的水溶性,耐酸碱;把PS小球的溶胀液加入到钼酸盐水溶液中,随后加入稳定剂,其中钼酸溶液、PS小球的溶胀液与稳定剂的体积比为1:0.05?2.0:0.1?1.0 ;为了得到平滑的Mo03薄膜,加入少量的PEDOT:PSS到镀膜液中;将FT0玻璃基片处理使其清洁;用所得溶胶在FT0玻璃基片上镀膜,于60?80°C干燥5?40min ;并且将保温处理后的镀膜FT0玻璃升温至150?200°C保温0.5?3.0h,然后以5°C /min的速度升温至300?400°C,保温时间为0.5?4h,即得到Mo03薄膜。
[0007]—些实施例中,制备浓度为0.001?0.03mol/L的钼酸盐水溶液,其中的钼酸盐为易溶于水稳定的正钼酸盐。
[0008]—些实施例中,将PS小球在乙二醇甲醚和环己烷的混合溶液,乙二醇甲醚与环己烷的体积比为1:0.2?10。
[0009]一些实施例中,加入阳离子表面活性剂,PS小球与阳离子表面活性的质量比为1:0.5?10,阳离子表面活性剂为季铵盐阳离子表面活性剂,具有较好的水溶性,耐酸碱。
[0010]—些实施例中,钼酸溶液、PS小球的溶胀液与稳定剂的体积比为1:0.05?2.0:0.1?1.0,PS小球作为硬模板,尺寸均匀的单分散球形,可选粒径范围为50?300nm,稳定剂为正炳醇,乙二醇,或异丁醇。
[0011]—些实施例中,为了得到平滑的Mo03薄膜,加入少量的PED0T:PSS到镀膜液中。
[0012]一些实施例中,用所得溶胶在FT0玻璃基片上镀膜,镀膜方法包括液相法。
[0013]一些实施例中,所述液相法包括旋涂,提拉,刮涂,或滚涂。
[0014]根据本发明的改善Mo03太阳能电池阳极缓冲层性能的制备方法,制备了一种成本低廉的太阳能电池阳极缓冲层,制备方法简单,制备条件温和,产品的物理化学稳定性较高,改善聚合物太阳能电池阳极缓冲层的性能,有利于太阳能电池的光电转化效率改善,对普及太阳能电池的广泛应用起到了一定的推动作用。
[0015]以下结合附图,通过示例说明本发明主旨的描述,以清楚本发明的其他方面和优点。
【附图说明】
[0016]结合附图,通过下文的详细说明,可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点,其中:
[0017]图1为根据本发明实施例的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]参见本发明具体实施例的附图,下文将更详细地描述本发明。然而,本发明可以以许多不同形式实现,并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反,提出这些实施例是为了达成充分及完整公开,并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。
[0019]现参考附图详细说明根据本发明实施例的改善Mo03太阳能电池阳极缓冲层性能的制备方法。
[0020]如图1所示,根据本发明实施例的改善Mo03太阳能电池阳极缓冲层性能的制备方法,步骤(1)中,制备将浓度为0.001?0.03mol/L的钼酸盐水溶液,通过阳离子交换法制成钼酸水溶液。步骤(2)中,用浓盐酸(浓度36% -38% )调节其体系pH值至0.5?3之间。步骤(3)中,将聚苯乙烯(PS)小球在乙二醇甲醚和环己烷的混合溶液中分散溶胀以后,在搅拌的条件下加入阳离子表面活性剂,其中PS小球与阳离子表面活性的质量比为1:0.5?10,阳离子表面活性剂主要为季铵盐阳离子表面活性剂,具有较好的水溶性,耐酸碱。步骤(4)中,把PS小球的溶胀液加入到钼酸盐水溶液中,随后加入稳定剂,其中钼酸溶液、PS小球的溶胀液与稳定剂的体积比为1:0.05?2.0:0.1?1.0。步骤(5)中,为了得到平滑的Mo03薄膜,加入少量的PEDOT:PSS到镀膜液中。步骤(6)中,将FTO玻璃基片处理使其清洁。步骤(7)中,用所得溶胶在FTO玻璃基片上镀膜,于60?80°C干燥5?40min。步骤(8)中,将保温处理后的镀膜FTO玻璃升温至150?200 °C保温0.5?3.0h,然后以5°C /min的速度升温至300?400°C,保温时间为0.5?4h,即得到Mo03薄膜。
[0021]步骤(1)中制备将浓度为0.001?0.03mol/L的钼酸盐水溶液,其中的钼酸盐主要为易溶于水稳定的正钼酸盐,这些盐大都以水合物形式存在,如铵、碱金属、镁等钼酸盐。
[0022]步骤(3)
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