[发明专利]一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机聚合物光伏器件或有机半导体薄膜太阳能电池领域，具体涉及一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

能源紧缺和环境恶化等问题已经成为人类生存和发展所面临的重要问题。由于人类过度开发有限的不可再生能源，使人类目前所依赖的传统能源如煤炭、石油和天然气等出现资源枯竭，并由此产生的全球能源争夺战日益进入白热化阶段。众所周知，清洁能源的种类有风能、水能、地热能和太阳能等，但前三者受限于地域或开发成本，目前并未大面积推广使用。而太阳能占有地球总能量的99 %以上，并且没有污染，成为科学家开发和利用的新能源之一。虽然硅单晶太阳能电池光电转换效率很高并且技术较为成熟，但其加工工艺非常复杂，材料要求苛刻且不易进行大面积柔性加工，以及某些材料具有毒性使制备成本居高不下。有机薄膜太阳能电池以其材料合成容易，原料来源广泛、制作工艺简单且成本低廉、耗能少、可制作柔性器件以及易于大规模生产等优势，获得了科学家的高度重视和浓厚兴趣。

经过多年的发展，有机薄膜太阳能电池的理论研究和性能优化已日渐丰富，然而对于其商业化应用的研究，还比较欠缺。面对复杂多变的环境，人们对有机薄膜太阳能电池的工作稳定性提出了更多的要求。在众多影响有机薄膜太阳能电池稳定性的因素中，阳极修饰层与光活性层的失配性问题，一直是一个不易解决的难题。通常采用的阳极修饰层材料PEDOT：PSS是亲水性材料，而光活性层的材料是疏水性材料，显然，二者之间存在结合不牢固的问题，从而会导致阳极修饰层与光活性层的界面在应力的作用下产生脱离、剥落的现象，使器件的短路电流、填充因子等参数降低，引起器件性能的快速衰退。因此，解决阳极缓冲层与光活性层之间界面的匹配性问题，对提高有机薄膜太阳能电池的工作寿命有非常重要的作用。

发明内容

本发明针对上述不足之处提供了一种有机薄膜太阳能电池及其制备方法，目的是提高有机薄膜太阳能电池阳极缓冲层与光活性层之间的附着力，解决阳极缓冲层与光活性层之间的界面失配性问题，同时增加器件的稳定性，提高器件的工作寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种有机薄膜太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池结构从下到上依次为：衬底，透明导电阳极ITO，阳极缓冲层，光活性层，阴极缓冲层，金属阴极，所述光活性层中掺有紫外敏感胶，所述紫外敏感胶的原料包括以下成份：

不饱和聚酯树脂或者丙烯酸系树脂      95-99.5 %

苯乙烯及其衍生物                    0.2-2 %

光引发剂                            0.1-2 %

光敏剂和助剂                        0.2-3 %

其中光引发剂为包括安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚和安息香异丙醚，光敏剂包括二苯甲酮，助剂包括增塑剂、触变剂和填充剂。

进一步地，所述丙烯酸系树脂包括聚酯-丙烯酸酯、环氧-丙烯酸酯和聚醚-丙烯酸酯。

进一步地，所述增塑剂包括三丁氧基乙烯基磷酸酯、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、柠檬酸酯、偏苯三酸（2-乙基）己酯、癸二酸二（2-乙基）己酯、一缩二乙二醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯和氯磺化聚乙烯。

进一步地，所述紫外敏感胶在光活性层中所占的质量比为0.02-5 %。

进一步地，所述光活性层由电子给体材料PTB7与电子受体材料PCBM混合制备而成，所述PTB7：PCBM混合溶液质量比为1：20-5：1，所述溶液浓度为1-30 mg/ml，厚度为40-250 nm。

进一步地，所述阳极缓冲层材料为聚(3，4-亚乙二氧噻吩)：聚苯乙烯基苯磺酸（PEDOT：PSS）或氧化钼（MoO_x）中的一种，厚度为10-80 nm。

进一步地，所述阴极缓冲层材料为TPBi、BCP、Bphen、LiF中的一种，厚度为1-10 nm。

进一步地，所述金属阴极材料为Ag、Al、Cu中的一种，厚度为100-300 nm。

进一步地，所述衬底为刚性衬底或柔性衬底，所述刚性衬底为玻璃或蓝宝石，所述柔性衬底为金属箔、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸等聚合物薄膜。

一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

①先对预先制备好透明导电阳极ITO的衬底进行彻底的清洗，清洗后干燥；