[发明专利]一种有机太阳能电池制备方法

说明书

本发明公开了一种有机太阳能电池的制备方法。包括以下步骤：对ITO导电玻璃衬底进行表面预处理，使其表面洁净；PEDOT：PSS水溶液加入醇类掺杂，采用超声喷涂工艺得到空穴传输层；将PCDTBT、PC₇₁BM按质量比为1:4溶于氯苯制得固含量为3‑8mg/ml的混合溶液；采用超声喷涂工艺得到光学活性层；以ZnO量子点溶液为原料，采用超声喷涂工艺制备得到电子传输层；以银纳米粒子胶体墨水为原料，采用超声喷涂工艺制备银纳米粒子阴极层。本发明逐层喷涂工艺可在大气环境下以及强光或弱光条件下制备有机电池器件；还可以在喷涂过程中对各薄膜层进行有效的膜处理和热处理；节省原材料降低成本，有利于大规模生产及商业化。

技术领域

本发明属于有机光伏技术领域，具体涉及一种有机太阳能电池制备方法。

背景技术

随着能源需求的急剧增加和对环境保护的不断重视，人们对清洁能源的需求越来越大。太阳能取之不尽、用之不竭、廉价无污染，是人们能够自由加以利用的能源，而太阳能电池是利用太阳能的有效手段。但占主导地位的硅基太阳能电池高昂的成本大大阻碍了它的发展和普及。而有机材料具有成本低、光吸收系数高、质地轻、柔性好、制造工艺简单等优点，使其在太阳能电池中的应用引起了人们的广泛关注。有机太阳能电池已成为最有希望的下一代太阳能电池技术之一，也是世界太阳能研究领域的热点。

在实验室条件下，大多用旋涂工艺制备有机太阳能电池，尽管最高效率已突破10％，但旋涂工艺不仅制备过程比较复杂，而且造成原材料溶液的极大浪费，将限制未来有机太阳能电池的大规模生产及商业化。除此之外，目前在有机太阳能电池里应用最广泛，技术最成熟的电极材料是Al、Ag电极，以及Ca类界面修饰层，之前取得的不少研究成果大都是基于Al、Ag电极以及Ca类界面修饰层的。但是Al、Ag电极以及Ca类界面修饰层的真空镀膜法成本比较昂贵，且不利于有机太阳能电池的大规模生产。因此人们开始积极寻找Al、Ag电极以及Ca类界面修饰层的溶液制备方法并尝试采用其他较简单、低成本及大规模生产方法。

发明内容

本发明目的在于克服一般溶液旋涂、热蒸镀制备工艺高成本以及无法大规模生产的缺点，提供一种有机太阳能电池制备方法，在大大降低电池成本的同时还能有效适于大规模生产工艺及商业化。

一种有机太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)对ITO导电玻璃衬底进行表面预处理，使其表面洁净；

2)用0.45umPVDF过滤器过滤PEDOT：PSS水溶液，加入醇类掺杂得到水接触角为3-5°的混合溶液；采用超声喷涂工艺在ITO导电玻璃衬底上喷涂得到20-50nm的PEDOT：PSS空穴传输层；热处理蒸发除去溶剂；

3)将PCDTBT、PC₇₁BM按质量比为1:4溶于氯苯制得固含量为3-8mg/ml的混合溶液；采用超声喷涂工艺在空穴传输层上喷涂得到50-100nm的PCDTBT：PC₇₁BM光学活性层；对PEDOT：PSS空穴传输层进行热处理蒸发除去溶剂；

4)以ZnO量子点溶液为原料，采用超声喷涂工艺在光学活性层上制备得到厚度为5-10nm的ZnO量子点电子传输层；

5)以银纳米粒子胶体墨水为原料，采用超声喷涂工艺在ZnO量子点电子传输层制备厚度为90-130nm的银纳米粒子阴极层；红外光辐射烧结银薄膜。

按上述方案，步骤1)表面预处理为：把玻璃依次放入氢氧化钠水溶液、丙酮、乙醇和异丙醇中进行超声清洗，每次超声10min，然后紫外臭氧处理10min。

按上述方案，步骤2)所述PEDOT：PSS水溶液中加入的醇类溶剂为异丙醇、乙二醇；所得混合溶液中异丙醇、乙二醇的体积百分数各为10％。

按上述方案，步骤3)氯苯替换为二氯苯。