[发明专利]使用自组装单层的部分喷涂层状有机太阳能光伏电池和制造方法

权利要求书

1.制造有机太阳能光伏电池的方法，所述方法包括如下步骤：

将ITO图案化到基材上；

在蚀刻后的ITO玻璃上施加自组装单层的层，其中所述自组装单层的层包含N-丙基三甲氧基硅烷或氨基丙基三乙氧基硅烷；

在手套箱内对自组装分子层进行退火；

在自组装分子层上喷涂P3HT和PCBM的有源层；

在真空下在前室中将太阳能光伏电池干燥至少12小时；

在有源层上喷涂包含混合有5体积%二甲亚砜的聚(3,4)亚乙基二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯的层；

将太阳能光伏电池放入高真空中历时1小时；

对太阳能光伏电池进行退火；以及

利用UV固化环氧树脂对太阳能光伏电池进行包封。

2.如权利要求1所述的方法，其中ITO图案化还包括：

获得涂布有ITO的基材；

使用光刻图案化ITO；

对ITO进行蚀刻；以及

对蚀刻后的ITO和基材进行清洁。

3.如权利要求2所述的方法，其中使用定制的喷雾掩模将ITO光刻图案喷涂到基材上。

4.如权利要求1所述的方法，其中利用HCl和HNO₃的混合溶液实施对ITO的蚀刻。

5.如权利要求2所述的方法，其中通过在三氯乙烯、丙酮和异丙醇中的超声波处理对所述蚀刻后的ITO和基材进行清洁。

6.如权利要求5所述的方法，其中在50℃下实施所述清洁，各自20分钟，随后利用N₂进行干燥。

7.如权利要求1所述的方法，其中通过在二氯苯中以1:1的重量比混合P3HT和PCBM来制备有源层溶液。

8.如权利要求7所述的方法，其中在喷雾之前在60℃下在电热板上将有源层搅拌48小时。

9.如权利要求1所述的方法，其中通过如下操作制备包含混合有5体积%二甲亚砜的聚(3,4)亚乙基二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯的层：

对聚(3,4)亚乙基二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯进行稀释，

将稀释后的聚(3,4)亚乙基二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯过滤通过0.45μm的过滤器；以及

将二甲亚砜混入稀释后的聚(3,4)亚乙基二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯中。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述高真空为10^-6Torr。

11.如权利要求1所述的方法，还包括将所述有机太阳能光伏电池组装成具有12mm²的有效面积的50个单个电池的阵列。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述阵列被配置为在一排中串联10个电池且并联5排。

13.如权利要求1所述的方法，其中自组装单层的层包含N-丙基三甲氧基硅烷。

14.有机太阳能光伏电池，其包含：

具有第一面和第二面的基材；

布置在玻璃的第一面上的图案化的ITO层；

布置在ITO层上的图案化的自组装分子的层，其中所述自组装分子包含N-丙基三甲氧基硅烷或氨基丙基三乙氧基硅烷；

布置在自组装分子的层上的P3HT和PCBM的有源层；

布置在有源层上的包含聚(3,4)亚乙基二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸酯和5体积%二甲亚砜的层；

与有源层电连接的至少一个触点，其中将银漆布置在所述至少一个触点上；以及

布置在基材边缘上的UV固化环氧树脂密封剂。

15.如权利要求13所述的有机太阳能光伏电池，其中所述基材为低碱土金属硼-铝硅酸盐玻璃、布或塑料。

16.如权利要求14所述的有机太阳能光伏电池，其中所述布为尼龙布、棉布、聚酯布、麻布、竹布。

17.如权利要求14所述的有机太阳能光伏电池，其中所述基材为尺寸为4”×4”的玻璃基材。

18.如权利要求16所述的有机太阳能光伏电池，其中所述玻璃具有4～10Ω/平方面积的标称薄层电阻。

19.如权利要求13所述的有机太阳能光伏电池，其中所述有源层的层厚为约130nm～约200nm。