一种pin型太阳能电池的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能电池的制备领域，尤其涉及一种PIN型太阳能电池的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，对于能源的需求也在急速增长，同时能源危机问题也越来越多的显现出来。太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁资源，在能源日益枯竭的今天受到很大的重视。太阳能电池作为一种可以直接将太阳能转换为电能的装置，具有广泛的应用前景。传统的太阳能电池为硅基太阳能电池，占据世界90%以上的太阳能电池板市场。然而由于硅电池材料本身的加工工艺非常复杂，其成本是石油能源的三倍多，限制了它的民用化和大规模使用，而且其光电转换效率有限，最高极限为25%。近年来有机半导体材料的研究吸引了人们大量的关注，其具有加工工艺简单、成本低、易于大面积制备和与柔性基底兼容等优点，使得有机半导体材料可以应用于太阳能电池，做成的有机太阳能电池具有许多其他类型的太阳能电池所不具有的优势。
[0003]目前有机太阳能电池可以分为三大类:肖特基型有机太阳能电池、双层膜异质结型有机太阳能电池以及混合异质结型(PIN)有机太阳能电池。PIN结型有机太阳能电池采用I层做光生载流子层，P型半导体材料和N型有机半导体材料分别作为空穴传输层和电子传输层，这样可以把光吸过程和电荷载流子的传输过程有效分开，提高了电池的转化效率，弥补了载流子迀移率低的不足。但目前大部分的PIN型有机太阳能器件中P型层中薄膜的结晶通常为非晶薄膜，半导体迀移率低，这阻碍了其成为高性能器件。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决上述问题，提供一种PIN型太阳能电池的制备方法。
[0005]—种PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤:(I)选用99.90%的CuPc作为空穴传输层，99.99%的C60作为电子传输层，C60/CuPc共混层作为I层，Al作为阴极；(2)选用ITO玻璃作为基板材料，首先擦拭、冲洗ITO玻璃，然后依次用丙酮溶液、酒精和去离子水进行超声处理；(3)最后用队吹干基片上的去离子水，放在真空干燥箱中烘干；(4)在其中一片ITO玻璃片上旋涂PEDOT:PSS修饰材料；(5)采用物理气相沉积蒸镀方法进行蒸镀，真空度低于Pa，依次蒸镀有机小分子层CuPc层、CuPc和C60共混的I层以及C60层；(6)最后在妈舟内蒸镀招电极。
[0006]本发明的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中ITO玻璃基板的大小为2.5cmX 2.5cm。
[0007]本发明所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述太阳能电池的厚度为 CuPc(20nm)/CuPc:C60(2nm)/C60(40nm)。
[0008]本发明所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中，蒸镀设备采用沈阳超高真空技术应用研究所的SD400型多源有机分子气相沉积系统。
[0009]本发明所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中的铝电极的蒸镀厚度为7nm。
[0010]本发明所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中蒸镀过程的，高温基底温度为150°C。
[0011]本发明所述PIN型太阳能电池的制备方法，通过对其工艺的改进PED0T:PSS修饰材料，增加薄膜的电导率，提高温度可以提高结晶的质量，同时插入诱导层CuPc可以使VOPc的结晶性得到提高，最终导致有机太阳能电池内载流子浓度增大，并且提高了薄膜的结晶性，同时使电池的吸光范围产生了红移，扩大了电池的吸光范围，使有机太阳能电池的性能得到了很大的提高。
【具体实施方式】
[0012]—种PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤:(I)选用99.90%的CuPc作为空穴传输层，99.99%的C60作为电子传输层，C60/CuPc共混层作为I层，Al作为阴极；(2)选用ITO玻璃作为基板材料，首先擦拭、冲洗ITO玻璃，然后依次用丙酮溶液、酒精和去离子水进行超声处理；(3)最后用队吹干基片上的去离子水，放在真空干燥箱中烘干；(4)在其中一片ITO玻璃片上旋涂PEDOT:PSS修饰材料；(5)采用物理气相沉积蒸镀方法进行蒸镀，真空度低于Pa，依次蒸镀有机小分子层CuPc层、CuPc和C60共混的I层以及C60层；(6)最后在妈舟内蒸镀招电极。
[0013]本发明的PIN型太阳能电池的制备方法，所述步骤(2)中ITO玻璃基板的大小为
2.5cmX2.5cm。所述太阳能电池的厚度为 CuPc (20nm)/CuPc:C60(2nm)/C60 (40nm) 0 所述步骤(5)中，蒸镀设备采用沈阳超高真空技术应用研究所的SD400型多源有机分子气相沉积系统。所述步骤(6)中的铝电极的蒸镀厚度为7nm。所述步骤(5)中蒸镀过程的，高温基底温度为150°C。
[0014]当基片表面旋涂PED0T:PSS修饰材料时，量子效率相对于CuPc/CuPc:C60/C60得到很大的提高，达到30%。对阳极提高其功函数，使其表面平整、平滑以扩大电极与有机层的接触面积，从而实现降低空穴注入势皇、提高注入效率的目的，同时PED0T:PSS修饰材料增加薄膜的电导率，有利于ITO /有机层形成良好的欧姆接触，减少界面态对器件的不利影响，并增大ITO与有机层的有效接触面，提高空穴的传输能力，有利于载流子的收集，最终提高器件的能量转化效率。
【主权项】
1.一种PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤:(I)选用99.90%的CuPc作为空穴传输层，99.99%的C60作为电子传输层，C60/CuPc共混层作为I层，Al作为阴极；(2)选用ITO玻璃作为基板材料，首先擦拭、冲洗ITO玻璃，然后依次用丙酮溶液、酒精和去离子水进行超声处理；(3)最后用队吹干基片上的去离子水，放在真空干燥箱中烘干；(4)在其中一片ITO玻璃片上旋涂PEDOT:PSS修饰材料；(5)采用物理气相沉积蒸镀方法进行蒸镀，真空度低于Pa，依次蒸镀有机小分子层CuPc层、CuPc和C60共混的I层以及C60层；(6)最后在妈舟内蒸镀招电极。2.如权利要求1所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中ITO玻璃基板的大小为2.5cmX2.5cm。3.如权利要求1所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述太阳能电池的厚度为 CuPc (20nm) /CuPc:C60 (2nm) /C60 (40nm)。4.如权利要求1所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中，蒸镀设备采用沈阳超高真空技术应用研究所的SD400型多源有机分子气相沉积系统。5.如权利要求1所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中的铝电极的蒸镀厚度为7nm。6.如权利要求1所述的PIN型太阳能电池的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中蒸镀过程的，高温基底温度为150°C。
【专利摘要】一种PIN型太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池的制备领域。选用99.90％的CuPc作为空穴传输层，99.99％？的C60作为电子传输层，C60/CuPc共混层作为I？层，Al作为阴极；用ITO玻璃作为基板材料，首先擦拭、冲洗，然后依次用丙酮溶液、酒精和去离子水进行超声处理；最后用N2吹干基片上的去离子水，放在真空干燥箱中烘干；在其中一片ITO？玻璃片上旋涂PEDOT：PSS？修饰材料；采用物理气相沉积蒸镀方法进行蒸镀，真空度低于Pa，依次蒸镀有机小分子层CuPc？层、CuPc？和C60？共混的I？层以及C60？层；最后在钨舟内蒸镀铝电极。通过对其工艺的改进PEDOT:PSS？修饰材料，增加薄膜的电导率，提高温度可以提高结晶的质量，提高了薄膜的结晶性，同时使电池的吸光范围产生了红移，扩大了电池的吸光范围，使有机太阳能电池的性能得到了很大的提高。
【IPC分类】H01L51/48
【公开号】CN105633287
【申请号】CN201410600558
【发明人】王耀斌
【申请人】陕西盛迈石油有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月31日