[发明专利]一种改善聚合物太阳能电池光敏层相分离程度的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳能光伏技术领域，是一种改善聚合物太阳能电池光敏层相分离程度的方法，从而提高聚合物太阳能电池效率。

背景技术：

近几年来，有机聚合物太阳能电池由于其重量轻、成本低、制备简单及可制备成柔性器件等优点，已经成为国内外科学工作者研究的焦点，越来越多的工作者致力于聚合物太阳能电池相关材料和器件工艺的研究。在基于聚噻吩(P3HT)/富勒烯衍生物(PCBM)共混薄膜的有机聚合物太阳能电池中，光敏层的相分离程度对电池的性能起着至关重要的作用。在以前的工作中，光敏层的有机物往往以单一溶剂为溶剂，常用的有氯苯和二氯苯。但是由于溶剂氯苯的沸点较低，以其为溶剂的溶液旋涂制备的有机薄膜干燥较快，光敏层中两种有机物的相分离程度不易控制，而相分离程度过小，激子产生界面减小，激子产量降低，影响短路电流密度。另一方面，二氯苯的沸点较高，光敏层成膜过程中溶剂挥发较慢，可以通过控制溶剂的挥发速度来控制有机物的相分离程度，但是以二氯苯为溶剂的溶液其表面张力较大，较长的溶剂挥发时间使得有机物成膜不完整，影响载流子的传输，从而影响电池的短路电流密度和填充因子。综合考虑氯苯和二氯苯的性质差异，将其混合在一起，通过调整氯苯和二氯苯的比例，既能有效地控制相分离程度，增大激子产生界面，增加激子产量，又能避免较大表面张力引起的膜结构的不完整性，保证载流子传输过程不受阻，增加短路电流密度，提高电池效率。此外，使用氯苯和二氯苯的混合溶液做溶剂，在改变光敏层有机物浓度时，可以通过调节氯苯和二氯苯的比例，调节有机物的成膜时间，从而改善有机物相分离的程度，最终得到较高效率的聚合物太阳能电池。

发明内容：

本发明的目的在于，提供一种改善聚合物太阳能电池光敏层有机物相分离的方法，采用两种溶剂的混合溶液作为光敏层有机物的溶剂，制备光敏层薄膜，通过控制溶剂的挥发速度来改善两种有机物的相分离程度，提高聚合物电池的效率。

本发明提供一种改善聚合物太阳能电池光敏层相分离的方法，光敏层中有机物的溶剂采用两种有机溶剂的混合溶液，溶液的配置方法包括如下步骤：

步骤1：分别称量聚噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)，先后置于同一试剂瓶中；

步骤2：分别往试剂瓶中注入按一定比例混合的氯苯/二氯苯混合溶剂；

步骤3：将混合好的溶液放在磁力搅拌器上，加热并搅拌使之混合均匀，溶液配制完毕。

其中，配置溶液所需的聚噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)的质量比为1∶1。

其中，混合好的溶液的搅拌温度设定为50℃。

本发明提供的聚合物太阳能电池的制备方法包括如下步骤：

步骤1：清洗图案化的ITO/玻璃衬底，此为电池的阳极；

步骤2：在衬底上制备一层空穴传输层PEDOT:PSS层；

步骤3擦除一侧的PEDOT:PSS，至露出部分ITO表面，作为电池的阳极；

步骤4：在PEDOT:PSS层上制备一层光敏层，即聚合物和富勒烯衍生物的共混层；

步骤5：在聚噻吩(P3HT)/富勒烯衍生物(PCBM)共混层上制备Al电极，作为电池的阴极；

步骤6：退火，电池制备完毕。

附图说明

为了进一步说明本发明的特征和技术方案，下面结合具体实例做详细的描述，其中：

图1为本发明的有机聚合物太阳能电池的结构示意图。

图2为根据本发明实例中有机聚合物太阳能电池在一个标准太阳光AM(1.5G)下的光电流密度-光电压曲线。

具体实施方式：

请参阅图1，本发明提供一种改善聚合物太阳能电池光敏层相分离的方法，光敏层中有机物的溶剂采用混合溶剂，以提高聚合物太阳能电池的效率。光敏层40中的有机物的配置方法包括如下步骤：

步骤1：分别称量聚噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)，先后置于同一试剂瓶中；

步骤2：分别往试剂瓶中注入按一定比例混合的氯苯/二氯苯混合溶剂；

步骤3：将混合好的溶液放在磁力搅拌器上，加热并搅拌使之混合均匀，溶液配制完毕。

其中，配置溶液所需的聚噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)的质量比为1∶1。

其中，混合好的溶液的搅拌温度设定为50℃。

本发明提供的聚合物太阳能电池的制备方法包括如下步骤：

步骤1：清洗图案化的ITO 20/玻璃10衬底，此为电池的阳极，其中ITO20层的方块电阻为7-15欧姆/方块；