[发明专利]一种共轭聚合物薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种共轭聚合物薄膜太阳能电池及其制备方法。 

背景技术

利用共轭聚合物作为电子给体、富勒烯衍生物作为电子受体的聚合物薄膜太阳能电池具有成本低、柔性好、质量轻以及可溶液加工等优点，成为近年来该领域的研究热点。1995年，G.Yu等人第一次提出由共轭聚合物和福勒烯衍生物组成的互穿网络结构的体异质结太阳能电池由于激子分离效率高受到广泛关注。在过去的十年里，人们通过改进聚合物给体材料分子结构、控制活化层形貌以及引进新型界面层材料使得共轭聚合物薄膜太阳能电池的能量转化效率有了较大提高。然而传统的正置太阳能电池结构的稳定性比较低，其主要限制因素有：作为阳极缓冲层的聚(3，4-环二氧乙基噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)具有酸性，腐蚀铟锡氧化物(ITO)阳极；作为阴极缓冲层的钙(Ca)或钡(Be)具有较低的功函数容易被氧化。倒置结构太阳能电池由于避免使用PEDOT:PSS阳极缓冲层和Ca或Be阴极缓冲层可以有效提高太阳能电池的稳定性。目前国际上大多使用氧化锌作为阴极界面层(Appl.Phys.Lett.89，143517，2006)构造倒置共轭聚合物薄膜太阳能电池，然而氧化锌阴极界面层材料的功函数不能与电子受体的最低电子占据轨道(LUMO)能级匹配，产生较大的电子输出势垒，使得短路电流密度(J_SC)和开路电压(V_OC)损失，导致较小的能量转化效率。 

发明内容

为了解决已有技术的倒置共轭聚合物薄膜太阳能电池能量转换效率低的问题，本发明提供了一种共轭聚合物薄膜太阳能电池及其制备方法。 

一种共轭聚合物薄膜太阳能电池，包括依次连接的衬底、阴极层、阴极界面缓冲层、共轭聚合物和富勒烯的衍生物组成的共混物构成的光敏层、阳极界面缓冲层和阳极层，所述的阴极界面缓冲层为三氧化钼-铝的复合物。 

所述的三氧化钼-铝的复合物中铝的质量百分数为25％-83％，优选为50％-71％，最优选为55％。 

所述的共轭聚合物为聚[氮-(1-辛基壬基)-2，7-咔唑-交替-5，5-(4′，7′-双-2-噻吩基-2′，1′，3′-苯并噻二唑)]，富勒烯的衍生物为[6，6]-苯基C71丁酸甲酯，所述的聚[氮-(1-辛基壬基)-2，7-咔唑-交替-5，5-(4′，7′-双-2-噻吩基-2′，1′，3′-苯并噻二唑)](PCDTBT)和[6，6]-苯基C71丁酸甲酯(PC₇₀BM)质量比为1∶0.5-1∶8，优选为1∶4。 

所述的衬底为玻璃或柔性衬底，所述的阴极层为铟锡氧化物(ITO)，所述的阳极界面缓冲层为MoO₃，所述的阳极层为金属铝或银。 

一种共轭聚合物薄膜太阳能电池的制备方法，包括如下步骤： 

(1)在衬底上形成阴极层； 

(2)在上述阴极层上蒸镀三氧化钼-铝的复合物，形成阴极界面缓冲层； 

(3)在上述阴极界面缓冲层上涂上共轭聚合物和富勒烯的衍生物组成的共混物，形成光敏层； 

(4)在上述光敏层上依次蒸镀阳极界面缓冲层和阳极层，得到共轭聚合物薄膜太阳能电池。 

所述的阴极界面缓冲层为三氧化钼-铝的复合物，其中铝的质量百分数为25％-83％。 

所述的阴极界面缓冲层三氧化钼-铝的厚度为3-50纳米，优选为10纳米。