一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法与流程

本发明属于光伏太阳能电池，具体地说，涉及一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法。

背景技术：

1、随着社会的发展，化石燃料逐步枯竭与人类对能源需求日益增加之间的矛盾不断显现；同时，化石能源的使用所带来的环境问题已经严重危及到人类的生活与身体健康。太阳能由于其储能巨大、清洁、可再生等特点成为最为理想的替代能源。近年来，太阳能电池技术由于可以将太阳能转换为能源的常用形式-电能而备受关注。

2、新兴的薄膜太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单、易兼容柔性衬底、半透明等突出优点而备受关注，尤其是有机聚合物太阳能电池。目前大面积有机太阳能电池的生产办法采用的是单头卷对卷一次成膜法，该方法是将活性层材料混合到同一溶液中进行薄膜的制备。但是使用该方法需要保证活性层中的聚合物材料分子量和分散性指数保持在较小的区间内，以便提高产品的良品率，这样会使有机太阳能电池的生产成本大大增加。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，

4、该方法包括建立层层成膜技术，具体步骤如下：

5、s1、首先制备给体聚合物薄膜；

6、s2、沉积受体分子薄膜，建立双头狭缝涂布系统；

7、s3、受体溶液和给体溶液分别从模具一和模具二出液，形成快速的双层涂布方式，最终形成类本体异质结结构。

8、优选的，所述有机太阳能电池(oscs)的受体基于富勒烯，由于聚合物给体和富勒烯受体的前线分子水平之间存在较大的能量偏移(δeoffset)，因此通常以较大的光电压损失(δvoc)为代价用于实现较高的光电转换效率(pce)。

9、优选的，所述给体聚合物薄膜的制备含至少一层芯层的聚合物(优选聚烯烃)膜，所述芯层包括由至少丙烯和乙烯单体形成的共聚物；在3hz和25℃下测量在md和/或td上膜的动态损耗模量(e”)和/或动态储能模量(e’)；所述动态损耗模量(e”)以及动态储能模量(e’)的性能标签可以是：

10、①在td上的e″为约20-约150mpa；

11、②在md上的e″为约70-约150mpa；

12、③在td上的e′为约600-约3000mpa；

13、④在md上的e′为约1300-约3000mpa。

14、优选的，所述芯层可包括：丙烯和乙烯均聚物的共混物；丙烯与饱和苯乙烯嵌段共聚物的共混物；和/或由至少丙烯和乙烯单体形成的共聚物；此处所使用的共聚物是由两种单体(二元共聚物)和/或三种单体(三元共聚物)获得和/或可获得的所述共聚物。

15、优选的，所述双头狭缝涂布系统包括第一模具和第二模具，所述第一模具内开设有第一进液口，所述第二模具内开设有第二进液口，所述受体材料由第一进液口灌入第一模具，所述给体材料由第二进液口灌入第二模具内。

16、优选的，所述双头狭缝涂布系统的实施方法具体如下：在受体溶液和给体溶液分别从第一模具和第二模具出液，形成快速的双层涂布方式，最终形成类本体异质结结构。

17、优选的，由上述所述有机太阳能电池生产方法制得的太阳能电池结构进行静置处理，所述静置处理环境具有一定湿度和含氧量，且太阳能电池结构为倒置静置处理；太阳能电池暴露在适当的湿度和含氧气氛中，可以在短时间内使得聚合物共混晶体长大，增加活性层的电子传输能力和致密性，从而提升器件的光伏性能参数及稳定性能。

18、优选的，所述薄膜的成长是一连串复杂的过程所构成的：为薄膜成长机制的说明：首先到达基板的原子必须将纵向动量发散，原子才能吸附(adsorption)在基板上。这些原子会在基板表面发生形成薄膜所须要的化学反应。所形成的薄膜构成原子会在基板表面作扩散运动，这个现象称为吸附原子的表面迁徙(surface migration)。

19、优选的，当原子彼此相互碰撞时会结合而形成原子团过程，称为成核(nucleation)；原子团必须达到一定的大小之后，才能持续不断稳定成长；因此小原子团会倾向彼此聚合以形成-较大的原子团，以调降整体能量；原子团的不断成长会形成核岛(island)；核岛之间的缝隙须要填补原子才能使核岛彼此接合而形成整个连续的薄膜，而无法与基板键结的原子则会由基板表面脱离而成为自由原子，此步骤称为原子的吸解(desorption)。

20、优选的，pvd与cvd的差别在于pvd的吸附与吸解是物理性的吸附与吸解作用，而cvd的吸附与吸解则是化学性的吸附与吸解反应。

21、本发明的技术效果和优点：

22、1.本发明提供的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，在受体溶液和给体溶液分别从第一模具和第二模具出液，形成快速的双层涂布方式，最终形成类本体异质结结构。使用该层层成膜技术制备的器件可以消除了因聚合物批次行差异导致的器件效率不稳定性问题，减少了器件对聚合物批次的依赖；

23、2.通过上述双头狭缝涂布系统的建立，使得生产的有机太阳能电池减少对聚合物批次的依赖，在获得高效率稳定器件前提下，降低有机太阳能电池生产成本，提高产品的良品率。

技术特征：

1.一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，

2.根据权利要求1所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：所述有机太阳能电池(oscs)的受体基于富勒烯，由于聚合物给体和富勒烯受体的前线分子水平之间存在较大的能量偏移(δeoffset)，因此通常以较大的光电压损失(δvoc)为代价用于实现较高的光电转换效率(pce)。

3.根据权利要求1所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：所述给体聚合物薄膜的制备含至少一层芯层的聚合物(优选聚烯烃)膜，所述芯层包括由至少丙烯和乙烯单体形成的共聚物；在3hz和25℃下测量在md和/或td上膜的动态损耗模量(e”)和/或动态储能模量(e’)；所述动态损耗模量(e”)以及动态储能模量(e’)的性能标签可以是：

4.根据权利要求3所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：所述芯层可包括：丙烯和乙烯均聚物的共混物；丙烯与饱和苯乙烯嵌段共聚物的共混物；和/或由至少丙烯和乙烯单体形成的共聚物；此处所使用的共聚物是由两种单体(二元共聚物)和/或三种单体(三元共聚物)获得和/或可获得的所述共聚物。

5.根据权利要求1所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：所述双头狭缝涂布系统包括第一模具(1)和第二模具(2)，所述第一模具(1)内开设有第一进液口(101)，所述第二模具(2)内开设有第二进液口(201)，所述受体材料由第一进液口(101)灌入第一模具(1)，所述给体材料由第二进液口(201)灌入第二模具(2)内。

6.根据权利要求5所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：所述双头狭缝涂布系统的实施方法具体如下：在受体溶液和给体溶液分别从第一模具(1)和第二模具(2)出液，形成快速的双层涂布方式，最终形成类本体异质结结构。

7.根据权利要求1所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：由上述所述有机太阳能电池生产方法制得的太阳能电池结构进行静置处理，所述静置处理环境具有一定湿度和含氧量，且太阳能电池结构为倒置静置处理；太阳能电池暴露在适当的湿度和含氧气氛中，可以在短时间内使得聚合物共混晶体长大，增加活性层的电子传输能力和致密性，从而提升器件的光伏性能参数及稳定性能。

8.根据权利要求1所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：所述薄膜的成长是一连串复杂的过程所构成的：为薄膜成长机制的说明：首先到达基板的原子必须将纵向动量发散，原子才能吸附(adsorption)在基板上。这些原子会在基板表面发生形成薄膜所须要的化学反应。所形成的薄膜构成原子会在基板表面作扩散运动，这个现象称为吸附原子的表面迁徙(surface migration)。

9.根据权利要求8所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：当原子彼此相互碰撞时会结合而形成原子团过程，称为成核(nucleation)；原子团必须达到一定的大小之后，才能持续不断稳定成长；因此小原子团会倾向彼此聚合以形成-较大的原子团，以调降整体能量；原子团的不断成长会形成核岛(island)；核岛之间的缝隙须要填补原子才能使核岛彼此接合而形成整个连续的薄膜，而无法与基板键结的原子则会由基板表面脱离而成为自由原子，此步骤称为原子的吸解(desorption)。

10.根据权利要求8所述的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，其特征在于：pvd与cvd的差别在于pvd的吸附与吸解是物理性的吸附与吸解作用，而cvd的吸附与吸解则是化学性的吸附与吸解反应。

技术总结
本发明公开了一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，该方法包括建立层层成膜技术，具体步骤如下：S1、首先制备给体聚合物薄膜；S2、沉积受体分子薄膜，建立双头狭缝涂布系统；S3、受体溶液和给体溶液分别从模具一和模具二出液，形成快速的双层涂布方式，最终形成类本体异质结结构；本发明提供的一种高聚合物批次容忍度的有机太阳能电池生产方法，在受体溶液和给体溶液分别从第一模具和第二模具出液，形成快速的双层涂布方式，最终形成类本体异质结结构。使用该层层成膜技术制备的器件可以消除了因聚合物批次行差异导致的器件效率不稳定性问题，减少了器件对聚合物批次的依赖。

技术研发人员：瓮康康
受保护的技术使用者：苏州康之盛新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31