[发明专利]太阳能电池器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池器件及其制备方法。

背景技术

太阳能电池器件由于具有廉价、清洁、可再生等优点而得到了广泛的应用。目前常用的太阳能电池器件结构包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、电子缓冲层及阴极。第一活性层的激子分离产生空穴和电子后，空穴到达阳极，电子到达阴极，从而被电极收集，形成有效的能量转换。目前，传统的太阳能电池的能量转换效率较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能量转换效率较高的太阳能电池器件及其制备方法。

一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、第一活性层、中间层、第二活性层、电子缓冲层及阴极，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩与6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的混合物，所述中间层的材料包括铁盐、酞菁化合物及电子传输材料，铁盐选自三氯化铁、三溴化铁及硫化铁中的至少一种，所述酞菁化合物选自酞菁铜、酞菁锌、酞菁镁及酞菁钒中的至少一种，所述电子传输材料选自4,7-二苯基-1,10-菲罗啉、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑及N-芳基苯并咪唑中的至少一种。

在优选的实施例中，所述中间层的厚度为10nm～100nm。

在优选的实施例中，所述中间层中所述电子传输材料、铁盐及酞菁化合物的质量比为10:0.5:2～10:2:5。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。

在优选的实施例中，所述第一活性层及第二活性层中所述聚3-己基噻吩与所述6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的质量比为1:0.5～1:4。

一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：

在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层；

在所述空穴缓冲层上旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的溶液，形成第一活性层；

将含有中间层材料的悬浮液旋涂在所述第一活性层表面制备中间层，所述中间层材料包括铁盐、酞菁化合物及电子传输材料，铁盐选自三氯化铁、三溴化铁及硫化铁中的至少一种，所述酞菁化合物选自酞菁铜、酞菁锌、酞菁镁及酞菁钒中的至少一种，所述电子传输材料选自4,7-二苯基-1,10-菲罗啉、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑及N-芳基苯并咪唑中的至少一种；

在所述中间层表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C₆₁-丁酸甲酯的溶液，形成第二活性层；及

在所述第二活性层的表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。

在优选的实施例中，所述中间层中所述电子传输材料、铁盐及酞菁化合物的质量比为10:0.5:2～10:2:5。

在优选的实施例中，所述中间层的厚度为10nm～100nm。

在优选的实施例中，所述含有中间层材料的悬浮液中，所述电子传输材料的浓度为5mg/ml～50mg/ml。

在优选的实施例中，旋涂制备中间层时，转速为2000rpm～8000rpm，时间为10秒～30秒；旋涂后在100℃～200℃下烘干10min～30min。

上述太阳能电池器件及其制备方法，通过在第一活性层及第二活性层之间制备中间层，提高太阳能电池器件的第一活性层及第二活性层的光吸收效率，从而提高光电转换效率；由铁盐、酞菁化合物以及电子传输材料进行掺杂形成中间层，电子传输材料可提高电子的传输速率，提高中间层收集电荷的效率，而铁盐存在大量的游离电子，可形成大量的空位，因此，可提高空穴的传输速率，有利于避免载流子陷阱的存在，而酞菁化合物在一定的温度下可结晶，结晶可对光进行散射，使没有被第一活性层吸收的光散射到第二活性层中，被第二活性层的光吸收利用，提高了太阳能的吸收效率，提高了中间层的空穴收集效率，从而提高光电转换效率。

附图说明

图1为一实施例的太阳能电池器件的结构示意图；

图2为一实施例的太阳能电池器件的制备方法流程图；

图3为实施例1的太阳能电池器件及传统的太阳能电池器件的电流密度与电压关系图。

具体实施方式