[发明专利]一种紫外光交联活性层法制备柔性衬底有机薄膜太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机光电子器件技术领域，涉及柔性衬底有机薄膜太阳能电池。

背景技术

有机薄膜太阳能电池因为耗材少、制造成本低而成为研究热点。

目前的有机薄膜太阳能电池按照衬底可分为硬性衬底（如玻璃衬底）和柔性衬底（如高温塑料、树脂聚合物、铝箔、钢带等）两大类。而柔性衬底有机薄膜太阳能电池由于重量轻、可卷曲的特性，具有便于捷带、易于建筑一体化和高功率重量比的优点，从而在军事和民用上均具有巨大的应用前景，极大地扩展了太阳能电池的应用空间；柔性衬底有机薄膜太阳能电池便于采用卷对卷（roll to roll）的连续沉积工艺，不仅可以大大降低电池的制作成本，而且可大面积连续化生产。目前，柔性衬底有机薄膜太阳能电池制备工艺还很不成熟，制作成本较高，电池面积较小，器件性能也相对较低，限制其商业化应用。因此，发展大规模制备有机薄膜太阳能电池关键制备工艺，降低制作成本，设计新型的，稳定高效的有机薄膜太阳能电池成为真正实现商业化应用的关键科学技术问题。

有机薄膜太阳能电池活性层的稳定性是电池器件稳定性的最主要影响因素之一。目前，有机薄膜太阳能电池的活性层大都采用本体异质结结构，由于活性层是电子给体材料和电子受体材料的共混物，受热或使用一段时间后两种物质非常容易发生各自的团聚，产生宏观相分离，导致活性层中电子给体材料和电子受体材料之间异质结界面面积减小，激子分离及电荷收集效率低，电池稳定性差。因此，提高活性层稳定性非常重要。为了提高有机薄膜太阳能电池活性层的稳定性，常采用的方法有热交联，光交联等工艺。而光交联工艺具有简单、设备投入少、清洁、卫生、易操作等优点，因此，紫外光辐照交联活性层工艺是一种有效提高器件稳定性的简单有效的方法。 

发明内容

本发明目的在于提供一种紫外光交联活性层法制备柔性衬底有机薄膜太阳能电池方法，将不饱和双键、卤族元素、环氧类等可交联的活性基团引入到有机薄膜太阳能电池的活性层材料中，结合紫外光辐照交联工艺，提高器件的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的紫外光交联活性层法制备柔性衬底有机薄膜太阳能电池方法是用卷对卷的方法制备太阳能电池各层，包括刻蚀ITO层，逐层涂布其他各层，其特征是所述的活性层含有不饱和双键的可交联活性基团、含有卤族元素的可交联的活性基团或环氧类的可交联的活性基团的一种或者两种以上；并且采用紫外光辐照交联工艺对活性层进行紫外光交联。

本发明所述的活性层可以是单一物质或者是多种物质共混。

本发明所述的活性层结构可以是单层结构或是叠层结构。

本发明所述的涂布方法，可以是凹版印刷、狭缝式挤出涂布、丝网印刷或喷墨印刷。

根据电极材料的不同，本发明的太阳能电池的结构的制备的顺序可以是阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层、阴极组成；也可以是由阴极、电子传输层、活性层、空穴传输层、阴极组成。可以是单层，也可以是叠层。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明卷对卷技术制备柔性衬底有机薄膜太阳能电池及活性层紫外光辐照交联工艺，包括在柔性衬底基片上电极层的处理，活性层涂敷，活性层紫外光辐照交联，涂敷电子、空穴传输层和电极几个步骤组成，创新点是将不饱和双键, 卤族元素等活性的可交联的基团引入到活性层材料当中，采用紫外光辐照交联技术，得到稳定的互传网络结构的活性层，提高活性层的稳定性，进而提高器件的稳定性。

附图说明

图1是本发明采用卷对卷的工作流程图。其中1为透明塑料置于复卷机中，2为 ITO电极处理，3为空穴或电子传输层的涂布，4为活性层材料的涂布，5为电子传输层或空穴的涂布，6为电极的涂布。

图2是本发明活性层紫外光辐照交联工艺的示意图。7为紫外光。

图3是本发明实施例1的有机薄膜太阳能的器件结构示意图。其中8为透明衬底，9为阳极，10为空穴传输层，11为活性层，12为电子传输层 13为阴极。

图4为150^oC下实施例2、实施例3和实施例4器件的能量转化效率随加热时间变化图。

具体实施方式

下面通过经活性层紫外光辐照交联工艺处理后以及未经紫外光辐照交联处理的活性层的对比例，详细说明本发明的制备方法和技术优势。

实施例1。

本实施例采用卷对卷制备方法制备有机薄膜太阳能电池。包括以下步骤。

（1）选择镀有ITO电极的透明塑料，将整卷透明塑料卷置于涂布机的放卷位置。