专利名称：一种太阳能电池结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池的结构。
技术背景利用太阳能发电的材料包括用硅(单晶硅、多晶硅)制造的太阳能电池板、 由砷化镓和锑化镓等三五族半导体构成的太阳能电池和有机太阳能电池三个系 列。硅太阳能电池板和三五族半导体构成的太阳能电池的成本高昂，容易破碎， 因此其大面积推广还存在着诸多局限。有机太阳能电池的优点在于其造价低廉， 重量轻，加工方便，可以弯曲，可粘贴等特点，具有多样性的用途，使用时只 要将一卷太阳能电池薄膜摊开放在屋顶上即可。其不足之处是能量转换效率比较低， 一般为0.1%~4.2%。发明内容本发明的目的是提高太阳能电池的光电能量转换效率。本发明是一种太阳能电池结构，采用C6o(OH)24作为异质结的n型材料，质 量分数为50%，以共轭导电聚合物聚噻酚衍生物PEDOT为异质结的p型材料， 质量分数为47%，将以上两种材料与质量分数为3。/。单壁碳纳米管聚合成共混 异质结膜，以在玻璃板上涂有氧化铟锡的薄膜作为阳极，以铝膜为阴极。制备上述太阳能电池结构的方法，其步骤为(1)首先制备水溶性Ceo (OH) 24:将制备的纯度为99.5%的(:60加入浓 硝酸和浓硫酸混合溶液中，在超声振荡下反应三天，变成黄绿色溶液，再加入 NaOH水溶液，颜色变为深棕黄色，使PH值达到7，蒸发掉溶剂，得到棕黑色 的水溶性Ceo (OH) 24的结晶体；(2) 在丙酮中用超声清洗涂有氧化铟锡薄膜的玻璃板；(3) 用浓硝酸和浓硫酸氧化法提纯单壁纳米碳管；(4 )将C6。(OH)24、 PEDOT和单壁碳纳米管在超声振荡下制成的水溶液旋 涂在氧化铟锡薄膜上，在12CrC下干燥45分钟，形成厚度为100纳米的共混异 质结膜；(5 )釆用电子東加热蒸镀技术在异质结薄膜上蒸镀厚度为150纳米的铝膜 作为电池阴极，氧化铟锡薄膜为电池阳极。本发明的有益之处在于本发明使太阳能电池的光电能量转换效率达到 8%。其主要原因为(1) 碳纳米管的加入改善了电子和空穴的迁移率，显著提高了太阳能电池 的短路电流，从而使光电能量转换效率提高。(2) 水溶性C叨(OH)24的使用，有效地提髙了n型材料与p型材料的相容性 和相混性，减少P型材料和N型材料的相分离，提高了电子空穴对的输运性，并 提高了膜的均匀性，改善了膜的形貌，提高了加工友好性，使电池的光电能量 转换效率得到提高。
具体实施方式
本发明是一种太阳能电池结构，釆用C6o(OH)24作为异质结的n型材料，质 量分数为50。/。，以共轭导电聚合物聚噻酚衍生物PEDOT为异质结的p型材料， 质量分数为47%,将以上两种材料与质量分数为3。/。单壁碳纳米管聚合成100 nm厚的共混异质结膜，以在玻璃板上涂有氧化铟锡的薄膜作为阳极，以铝膜为 阴极。在玻璃板上所涂的氧化铟锡的薄膜的厚度为100nm,所涂的铝膜的厚度 为150 nm。制备以上所述太阳能电池结构的方法，其步骤为(1 )首先制备水溶性C60 ( OH ) 24:将制备的纯度为99.5%的Ceo加入浓 硝酸和浓硫酸混合溶液中，浓硝酸和浓硫酸的体积比为1:3中，在超声振荡下 反应三天，变成黄绿色溶液，再加入NaOH水溶液，颜色变为深棕黄色，使PH 值达到7，蒸发掉溶剂，得到棕黑色的水溶性C6Q (OH) 24的结晶体；(2) 在丙酮中用超声清洗涂有氧化铟锡薄膜的玻璃板；(3) 用浓硝酸和浓硫酸氧化法提纯单壁纳米碳管；(4) 将Ceo(OH)24、 PEDOT和单壁碳纳米管在超声振荡下制成的水溶液旋 涂在氧化铟锡薄膜上，在12(TC下干燥45分钟，形成厚度为100纳米的共混异 质结膜；(5) 釆用电子東加热蒸镀技术在异质结薄膜上蒸镀厚度为150纳米的铝膜 作为电池阴极，氧化铟锡薄膜为电池阳极。
权利要求
1. 一种太阳能电池结构，其特征在于采用C60(OH)24作为异质结的n型材料，质量分数为50％，以共轭导电聚合物聚噻酚衍生物PEDOT为异质结的p型材料，质量分数为47％，将以上两种材料与质量分数为3％单壁碳纳米管聚合成共混异质结膜，以在玻璃板上涂有氧化铟锡的薄膜作为阳极，以铝膜为阴极。
2、 根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于在玻璃板上所涂的氧化 铟锡的薄膜的厚度为100 nm,所涂的铝膜的厚度为150 nm，合成的共混异质 结膜的厚度为100nm。
3、 制备权利要求1所述太阳能电池结构的方法，其步骤为(1 )首先制备水溶性C60 (OH) 24:将制备的纯度为99.5%的Cso加入浓 硝酸和浓硫酸混合溶液中，在超声振荡下反应三天，变成黄绿色溶液，再加入 NaOH水溶液，颜色变为深棕黄色，使PH值达到7，蒸发掉溶剂，得到棕黑色 的水溶性C60 ( OH ) 24的结晶体；(2) 在丙酮中用超声清洗涂有氧化铟锡薄膜的玻璃板；(3) 用浓硝酸和浓硫酸氧化法提纯单壁纳米碳管；(4) 将C叨(OH)24、 PEDOT和单壁碳纳米管在超声振荡下制成的水溶液旋 涂在氧化铟锡薄膜上，在12CrC下干燥45分钟，形成厚度为100纳米的共混异 质结膜；(5 )釆用电子束加热蒸镀技术在异质结薄膜上蒸镀厚度为150纳米的铝膜 作为电池阴极，氧化铟锡薄膜为电池阳极。
全文摘要
一种太阳能电池结构及其制备方法，采用C<sub>60</sub>(OH)<sub>24</sub>作为异质结的n型材料，以共轭导电聚合物聚噻酚衍生物PEDOT为异质结的p型材料，将以上两种材料与单壁碳纳米管聚合成共混异质结膜，以在玻璃板上涂有氧化铟锡的薄膜作为阳极，以铝膜为阴极；其制备方法为首先将制备的纯度为99.5％的C<sub>60</sub>加入浓硝酸和浓硫酸混合溶液中，在超声振荡下反应三天，再加入NaOH水溶液，使pH值达到7，蒸发掉溶剂，得到水溶性C<sub>60</sub>(OH)<sub>24</sub>的结晶体；在丙酮中用超声清洗涂有氧化铟锡薄膜的玻璃板；用浓硝酸和浓硫酸氧化法提纯单壁纳米碳管；将C<sub>60</sub>(OH)<sub>24</sub>、PEDOT和单壁碳纳米管在超声振荡下制成的水溶液旋涂在氧化铟锡薄膜上，在120℃下干燥45分钟，形成共混异质结膜。
文档编号H01L51/05GK101257054SQ20071001834
公开日2008年9月3日 申请日期2007年7月2日 优先权日2007年7月2日
发明者冯旺军, 东 姚, 姜金龙, 崔永福, 超 张, 张嵩波, 戴剑峰, 扬 李, 李维学, 青 王, 军 马, 魏智强 申请人:兰州理工大学