并联式聚合物太阳能电池及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110177528.2	申请日：	2011.06.28
公开号：	CN102856498A	公开日：	2013.01.02
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01L 51/46申请日:20110628\|\|\|公开
IPC分类号：	H01L51/46; H01L51/48	主分类号：	H01L51/46
申请人：	海洋王照明科技股份有限公司; 深圳市海洋王照明技术有限公司
发明人：	周明杰; 王平; 黄辉; 陈吉星
地址：	518100 广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22层
优先权：
专利代理机构：	广州华进联合专利商标代理有限公司 44224	代理人：	何平
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内容摘要

本发明属于太阳能电池领域，其公开了一种并联式聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层、n型掺杂层、第二活性层、第二空穴缓冲层、阳极层。本发明的并联式聚合物太阳能电池，两个电池单元的活性层可以尽可能的捕获更多的太阳光，从而产生更多的电子和空穴，而连接两电池的连接层为n掺杂层可以提高电池的导电性，使空穴和电子的注入效率得到提高。

权利要求书

权利要求书一种并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，该并联式聚合物太阳能电池包括依次层叠的阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层、n型掺杂层、第二活性层、第二空穴缓冲层、阳极层。根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阳极基底为铟锡氧化物玻璃、掺铟氧化锌玻璃、掺氟氧化锡玻璃或掺铝氧化锌玻璃。根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层的材料分别为聚3，4‑二氧乙撑噻吩与聚苯乙烯磺酸钠的混合物。根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述第一活性层和第二活性层的材料为聚3‑己基噻吩、聚[2‑甲氧基‑5‑(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯]或聚[2‑甲氧基‑5‑(2′‑乙烯基‑己氧基)聚对苯乙烯撑]与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯混合后形成的混合物。根据权利要求4所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述聚3‑己基噻吩与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯所形成的混合物中，聚3‑己基噻吩与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯的质量比为1∶1～1∶0.8；所述聚[2‑甲氧基‑5‑(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯]与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯所形成的混合物中，聚[2‑甲氧基‑5‑(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯]与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯的质量比为1∶4～1∶1；所述聚[2‑甲氧基‑5‑(2′‑乙烯基‑己氧基)聚对苯乙烯撑]与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯所形成的混合物中，聚[2‑甲氧基‑5‑(2′‑乙烯基‑己氧基)聚对苯乙烯撑]与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯的质量比为1∶4～1∶1。根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述n型掺杂层的材料为电子注入材料掺杂电子传输材料所形成的掺杂混合物。根据权利要求6所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述电子传输材料为2‑(4‑联苯基)‑5‑(4‑叔丁基)苯基‑1，3，4‑噁二唑、4，7‑二苯基‑1，10‑菲罗啉、1，2，4‑三唑衍生物或者N‑芳基苯并咪唑；所述电子注入材料为氟化锂、碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或氟化铯。根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阴极层的材料为铝、银、金或铂。一种如权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：S1、对阳极基底表面进行清洗处理、干燥后备用；S2、在阳极基底的阳极层表面旋涂第一空穴缓冲层，干燥后再在该空穴缓冲层表面旋涂第一活性层，随后干燥处理；S3、在干燥的第一活性层表面蒸镀n型掺杂层；S4、在n型掺杂层的表面旋涂第二活性层，随后干燥处理；接着在第二活性层表面旋涂第二空穴缓冲层，然后干燥处理；S5、在第二空穴缓冲层的表面蒸镀阳极层，制得所述并联式聚合物太阳能电池。根据权利要求9所述的并联式聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的清洗处理包括：将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗。

说明书

说明书并联式聚合物太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种并联式聚合物太阳能电池及其制备方法。
背景技术
1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性质，制造出了第一个具有真正意义上的太阳能电池，但是当时的光电转换效率极低(10‑3％)。紧接着，Glenis等制作了各种聚噻吩的太阳能电池，当时都面临的问题是极低的开路电压和光电转换效率。直到1986年，C.W.Tang等首次将p型半导体和n型半导体引入到双层结构的器件中，才使得光电流得到了极大程度的提高，从此以该工作为里程碑，有机聚合物太阳能电池蓬勃发展起来。
1992年Sariciftci等发现2‑甲氧基‑5‑(2‑乙基‑己氧基)‑1，4‑苯乙(MEH‑PPV)与复合体系中存在快速光诱导电子转移现象，引起了人们的极大兴趣，而在1995年，Yu等用MEH‑PPV与C60(即60个碳原子有机物)的衍生物PCBM混合作为活性层制备了有机聚合物体异质结太阳能电池。器件在20mW/cm2430nm的单色光照射下，能量转换效率为2.9％。这是首个基于聚合物材料与PCBM受体制备的本体异质结太阳能电池，并提出了复合膜中互穿网络结构的概念。至此，本体异质结结构在聚合物太阳能电池中的应用得到了迅速的发展。这种结构也成为目前人们普遍采用的有机聚合物太阳能电池结构。
聚合物太阳能电池的工作原理主要分为四部分：(1)光激发和激子的形成；(2)激子的扩散；(3)激子的分裂；(4)电荷的传输和收集。首先，共轭聚合物在入射光照射下吸收光子，电子从聚合物最高占有轨道(HOMO)跃迁到最低空轨道(LUMO)，形成激子，激子在内建电场的作用下扩散到给体/受体界面处分离成自由移动的电子和空穴，然后电子在受体相中传递并被阴极收集，空穴则通过给体相并被阳极收集，从而产生光电流，这就形成了一个有效的光电转换过程。
目前的聚合物太阳能电池一般都是单个电池单元结构，光电转换效率都不高，活性层对太阳光的吸收有限，不能从根本上提高器件对太阳光的利用，制约了效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能量转换率高的并联式聚合物太阳能电池。
本发明的技术方案如下：
一种并联式聚合物太阳能电池，该并联式聚合物太阳能电池包括依次层叠的阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层、n型掺杂层、第二活性层、第二空穴缓冲层、阳极层，即该电池的结构依次为：阳极基底/第一空穴缓冲层/第一活性层/n型掺杂层/第二活性层/第二空穴缓冲层/阳极层。
所述n型掺杂层将该并联式聚合物太阳能分成两个电池单元，即阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层和n型掺杂层构成正置型第一电池单元，且阳极基底中的阳极层和n型掺杂层分别作为该第一电池单元的阳极和阴极；n型掺杂层、第二活性层、电子缓冲层和阳极层构成倒置型第二电池单元，且阳极层和n型掺杂层分别作为该第二电池单元的阳极和阴极；其中，n型掺杂层即同时作为第一电池单元与第二电池单元的阴极，这样第一电池单元与第二电池单元通过n型掺杂层形成并联式的聚合物太阳能电池。
该并联式聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下：
导电阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺铟氧化锌玻璃(IZO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)或掺铝的化锌玻璃(AZO)；
第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层的材料为聚3，4‑二氧乙撑噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的混合物，即PEDOT:PSS混合物；
第一活性层和第二活性层的材料为聚3‑己基噻吩(P3HT)、聚[2‑甲氧基‑5‑(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯](MDMO‑PPV)或聚[2‑甲氧基‑5‑(2′‑乙烯基‑己氧基)聚对苯乙烯撑](MEH‑PPV)与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯(PCBM)混合后形成的混合物，即P3HT:PCBM、MDMO‑PPV:PCBM或者MEH‑PPV:PCBM混合物；其中，P3HT∶PCBM的质量比控制在1∶1～1∶0.8的范围，MODO‑PPV∶PCBM和MEH‑PPV∶PCBM的质量比分别控制在1∶4～1∶1的范围；
所述n型掺杂层的材料为电子注入材料掺杂电子传输材料所形成的掺杂混合物；其中，
电子注入材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、叠氮化铯(CsN3)或氟化铯(CsF)；
电子传输材料为2‑(4‑联苯基)‑5‑(4‑叔丁基)苯基‑1，3，4‑噁二唑(PBD)、4，7‑二苯基‑1，10‑菲罗啉(Bphen)、1，2，4‑三唑衍生物(如TAZ)或N‑芳基苯并咪唑(TPBI)；
阳极层的材料为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或铂(Pt)。
本发明的另一目的在于提供上述并联式聚合物太阳能电池的制备方法，其工艺步骤如下：
S1、将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗，去除表面的有机污染物；
S2、在阳极基底的阳极表面旋涂第一空穴缓冲层，干燥后再在第一空穴缓冲层表面旋涂第一活性层，然后干燥处理；
S3、在第一活性层表面蒸镀n型掺杂层；
S4、在n型掺杂层表面旋涂第二活性层，然后干燥处理；接着在二活性层表面旋涂第二空穴缓冲层，然后干燥处理；
S5、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，最后制得并联式聚合物太阳能电池。
上述制备方法的步骤S1中，还包括如下步骤：
将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗。
本发明的并联式聚合物太阳能电池，两个电池单元的活性层可以尽可能的捕获更多的太阳光，从而产生更多的电子和空穴，而连接两电池的连接层为n掺杂层可以提高电池的导电性，使空穴和电子的注入效率得到提高。
附图说明
图1为本发明并联式聚合物太阳能电池结构示意图；
图2为本发明并联式聚合物太阳能电池的制备工艺流程图；
图3为实施例1的并联式聚合物太阳能电池：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/CsN3:Bphen/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Al与对比例电池：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al的电流密度与电压关系图；其中，曲线1为实施例1的曲线，曲线2为对比例的曲线。
具体实施方式
本发明提供的一种并联式聚合物太阳能电池，如图1所示，该并联式聚合物太阳能电池为层状结构，且该层状结构依次包括：阳极基底11、第一空穴缓冲层12、第一活性层13、n型掺杂层14、第二活性层15、第二空穴缓冲层16、阳极层17，即该电池的结构为：阳极基底11/第一空穴缓冲层12/第一活性层13/n型掺杂层14/第二活性层15/第二空穴缓冲层16/阳极层17。
所述n型掺杂层14将该并联式聚合物太阳能电池分成两个电池单元，即阳极基底11、第一空穴缓冲层12、第一活性层13和n型掺杂层14构成正置型第一电池单元，且阳极基底11的阳极层和n型掺杂层14分别作为该第一电池单元的阳极和阴极；n型掺杂层14、第二活性层15、电子缓冲层16和阳极层17构成倒置型第二电池单元，且阳极层17和n型掺杂层14分别作为该第二电池单元的阳极和阴极；其中，n型掺杂层14即同时作为第一电池单元与第二电池单元的阴极，这样第一电池单元与第二电池单元通过n型掺杂层14形成并联式的聚合物太阳能电池。
该并联式聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下：
导电阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺铟氧化锌玻璃(IZO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)或掺铝氧化锌玻璃(AZO)；
第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层的材料分别为聚3，4‑二氧乙撑噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的混合物，即PEDOT:PSS混合物；
第一活性层和第二活性层的材料为聚3‑己基噻吩(P3HT)、聚[2‑甲氧基‑5‑(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯](MDMO‑PPV)或聚[2‑甲氧基‑5‑(2′‑乙烯基‑己氧基)聚对苯乙烯撑](MEH‑PPV)与[6，6]‑苯基‑C61‑丁酸甲酯(PCBM)混合后形成混合物；即P3HT:PCBM、MDMO‑PPV:PCBM或者MEH‑PPV:PCBM混合物；其中，P3HT∶PCBM的质量比控制在1∶1～1∶0.8的范围，MODO‑PPV∶PCBM和MEH‑PPV∶PCBM的质量比分别控制在1∶4～1∶1的范围；
所述n型掺杂层的材料为电子注入材料掺杂电子传输材料所形成的掺杂混合物，且电子传输材料为主体，电子注入材料为客体(即掺杂材料)，客体材料的掺杂比为10‑60wt％(质量百分比，下同)；其中，
电子注入材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、叠氮化铯(CsN3)或氟化铯(CsF)、；
电子传输材料为2‑(4‑联苯基)‑5‑(4‑叔丁基)苯基‑1，3，4‑噁二唑(PBD)、4，7‑二苯基‑1，10‑菲罗啉(Bphen)、1，2，4‑三唑衍生物(如TAZ)或N‑芳基苯并咪唑(TPBI)；
阳极层的材料为金属材料，如，铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或铂(Pt)，优选为Al；该阳极层的厚度为20～250nm，优选厚度为150nm。
上述并联式聚合物太阳能电池的制备方法，如图2所示，其工艺步骤如下：
S1、将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗，去除表面的有机污染物；清洗干净后于功率10～50W下，对其进行氧等离子处理5～15min，或UV‑臭氧处理5～20min；
S2、在阳极基底的阳极层表面旋涂厚度为20～80nm的第一空穴缓冲层，干燥后再在第一空穴缓冲层表面旋涂厚度为80～300nm的第一活性层，然后干燥处理；
S3、在第一活性层表面蒸镀厚度为10～150nm的n型掺杂层；
S4、在n型掺杂层表面涂厚度为80～300nm的第二活性层，然后干燥处理；接着在二活性层表面旋涂厚度20～80nm的第二空穴缓冲层，然后干燥处理；
S5、在第二空穴缓冲层表面蒸镀厚度为20～250nm的阳极层，最后制得并联式聚合物太阳能电池。
上述制备方法的步骤S2和S5中，第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层采用质量比为6∶1的PEDOT∶PSS的水溶液，PEDOT∶PSS的质量百分比为1.5wt％，第一空穴缓冲层、第二空穴缓冲层旋涂结束后，烘干干燥，厚度控制在20～80nm；优选空穴缓冲层厚度为40nm。
上述制备方法的步骤S2和S4中，第一活性层和第二活性层的材料为溶液体系，其溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯或氯仿中的一种或两种混合溶剂，溶质为P3HT:PCBM、MDMO‑PPV:PCBM或者MEH‑PPV:PCBM。每种体系的总浓度控制在8‑30mg/ml，而P3HT∶PCBM的质量比控制在1∶1～1∶0.8的范围；MDMO‑PPV∶PCBM和MEH‑PPV∶PCBM的质量比控制在1∶4～1∶1的范围；然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在50～200℃下退火10～100min，或者在室温下放置24～48h，厚度控制在80～300nm；优选总浓度为15mg/ml的P3HT:PCBM氯苯溶液体系，优选P3HT∶PCBM的质量比为1∶0.8，优选为120℃下退火10min，优选活性层厚度为200nm。
本发明的并联式聚合物太阳能电池，两个电池单元的活性层可以尽可能的捕获更多的太阳光，从而产生更多的电子和空穴，而连接两电池的连接层为n掺杂层可以提高电池的导电性，使空穴和电子的注入效率得到提高。
下面对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/CsN3:Bphen/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Al。
该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下：
1、将ITO基底(其中，ITO为阳极层)依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对ITO基底的ITO层于功率为10W条件下氧等离子表面处理15min；
2、将PEDOT:PSS水溶液(其中，PEDOT∶PSS质量比为6∶1；PEDOT与PSS的总质量百分比为1.5wt％)通过旋涂的方式制备在ITO基底的ITO层表面；烘干干燥，制得厚度为40nm的第一空穴缓冲层；
3、将P3HT:PCBM氯苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在120℃下退火10min，制得厚度为200nm的第一活性层；其中，为P3HT:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，P3HT与PCBM的总浓度为14mg/ml，P3HT∶PCBM的质量比为1∶0.8；
4、在第一活性层表面蒸镀厚度为50nm的n型掺杂层，材料为CsN3:Bphen，且Bphen为主体材料，CsN3为掺杂材料，且掺杂比例为20wt％；
5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将P3HT:PCBM氯苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在120℃下退火10min，制得厚度为200nm的第二活性层；其中，P3HT:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，P3HT与PCBM的总浓度为15mg/ml，P3HT∶PCBM的质量比为1∶0.8；
6、将PEDOT:PSS水溶液(其中，PEDOT∶PSS质量比为6∶1；PEDOT与PSS的总质量百分比为1.5wt％)通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为40nm的第二空穴缓冲层；
7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Al，厚度为150nm；
8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。
附图3是实施例1的制备并联式聚合物太阳能电池(结构为：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/CsN3:Bphen/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Al)与对比例电池(结构为：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al)的电流密度与电压关系。
上述电流密度与电压的测试，采用美国Keithly公司生成的型号为2602电流‑电压测试仪进行的，测试工艺为：用500W氙灯(Osram)与AM 1.5的滤光片组合作为模拟太阳光的白光光源。
从图3中可以看到，对比例太阳能电池的电流密度为5.11mA/cm2，而本实施例中的太阳能电池的电流密度提高到了7.57mA/cm2；这说明，这种并联结构的太阳能电池的电阻降低，使两个活性层更有效的吸收了太阳光，而n掺杂使电子的传输效率电极收集电子的效率都得到了提高，最终使太阳能电池的能量转换效率得到了增强，对比例太阳能电池的能量转换效率仅为1.19％，而本实施例1的能量转换效率提高到了1.86％。
表1为曲线1和曲线2相对应的具体数据；其中曲线1为实施例1的曲线，曲线2为对比例的曲线；
表1
电流密度(mA cm‑2) 电压(V) η(％) 填充因子曲线1 7.57 0.74 1.86 0.33 曲线2 5.11 0.65 1.19 0.35
实施例2
本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：IZO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/CsF:PBD/MDMO‑PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Ag。
该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下：
1、将IZO基底(其中，IZO为阳极层)依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对IZO基底的IZO表面于功率为30W条件下氧等离子表面处理10min；
2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在IZO基底的IZO表面；烘干干燥，制得厚度为20nm的第一空穴缓冲层；
3、将P3HT:PCBM甲苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在200℃下退火80min，制得厚度为300nm的第一活性层；其中，为P3HT:PCBM甲苯溶液体系中，溶剂为甲苯，P3HT与PCBM的总浓度为8mg/ml，P3HT∶PCBM的质量比为1∶0.8；
4、在第一活性层表面蒸镀厚度为150nm的n型掺杂层，材料为CsF:PBD，且PBD为主体材料，CsF为掺杂材料，且掺杂比例为60wt％；
5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：将MDMO‑PPV:PCBM氯仿溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在200℃下退火5min，制得厚度为300nm的第二活性层；其中，MDMO‑PPV:PCBM氯仿溶液体系中，溶剂为氯仿，MDMO‑PPV与PCBM的总浓度为24mg/ml，P3HT∶PCBM的质量比为1∶4；
6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为20nm的第二空穴缓冲层；
7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Ag，厚度为20nm；
8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。
实施例3
本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：
FTO基底/PEDOT:PSS/MDMO‑PPV:PCBM/LiF:TPBi/MEH‑PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Au。
该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下：
1、将FTO基底(其中，FTO为阳极层)依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对FTO基底的FTO表面于功率为50W条件下氧等离子表面处理5min；
2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在FTO基底的FTO表面；烘干干燥，制得厚度为80nm的第一空穴缓冲层；
3、将MDMO‑PPV:PCBM氯苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在50℃下退火100min，制得厚度为120nm的第一活性层；其中，为MDMO‑PPV:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，MDMO‑PPV与PCBM的总浓度为30mg/ml，MDMO‑PPV∶PCBM的质量比为1∶1；
4、在第一活性层表面蒸镀厚度为10nm的n型掺杂层，材料为LiF:TPBi，且TPBi为主体材料，LiF为掺杂材料，且掺杂比例为10wt％；
5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将MEH‑PPV:PCBM二甲苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在180℃下退火100min，制得厚度为150nm的第二活性层；其中，MEH‑PPV:PCBM二甲苯溶液体系中，溶剂为二甲苯，MEH‑PPV与PCBM的总浓度为26mg/ml，MEH‑PPV∶PCBM的质量比为1∶2；
6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为60nm的第二空穴缓冲层；
7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Au，厚度为180nm；
8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。
实施例4
本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：AZO基底/PEDOT:PSS/MEH‑PPV:PCBM/Li2CO3:TAZ/MEH‑PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Pt。
该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下：
1、将AZO基底依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对AZO基底的AZO表面于UV‑臭氧处理5min；
2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在AZO基底的AZO表面；烘干干燥，制得厚度为70nm的第一空穴缓冲层，然后干燥处理；
3、将MEH‑PPV:PCBM甲苯和二甲苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在25℃下静置24h，制得厚度为250nm的第一活性层；其中，MEH‑PPV:PCBM甲苯和二甲苯溶液体系中，溶剂为甲苯和二甲苯，MEH‑PPV与PCBM的总浓度为10mg/ml，MEH‑PPV:PCBM的质量比为1∶1；
4、在第一活性层表面蒸镀厚度为100nm的n型掺杂层，材料为Li2CO3:TAZ，且TAZ为主体材料，Li2CO3为掺杂材料，且掺杂比例为30wt％；
5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将MEH‑PPV:PCBM二甲苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在200℃下退火20min，制得厚度为160nm的第二活性层；其中，为MEH‑PPV:PCBM二甲苯溶液体系中，溶剂为二甲苯，MEH‑PPV与PCBM的总浓度为15mg/ml，MEH‑PPV∶PCBM的质量比为1∶3；
6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为30nm的第二空穴缓冲层；
7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Pt，厚度为50nm；
8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。
实施例5
本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：
ITO基底/PEDOT:PSS/MDMO‑PPV:PCBM/Cs2CO3:PBD/MEH‑PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Al。
该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下：
1、将ITO基底依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对ITO基底的ITO层于UV‑臭氧处理20min；
2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在ITO基底的ITO层表面；烘干干燥，制得厚度为20nm的第一空穴缓冲层；
3、将MDMO‑PPV:PCBM氯苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在25℃下静置48h，制得厚度为100nm的第一活性层；其中，为MDMO‑PPV:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，MDMO‑PPV与PCBM的总浓度为8mg/ml，MDMO‑PPV∶PCBM的质量比为1∶3；
4、在第一活性层表面蒸镀厚度为80nm的n型掺杂层，材料为Cs2CO3:PBD，且PBD为主体材料，Cs2CO3为掺杂材料，且掺杂比例为50wt％；
5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将MEH‑PPV:PCBM氯苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在70℃下退火50min，制得厚度为200nm的第二活性层；其中，为MEH‑PPV:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，MEH‑PPV与PCBM的总浓度为24mg/ml，MEH‑PPV∶PCBM的质量比为1∶4；
6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为30nm的第二空穴缓冲层；
7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Ag，厚度为250nm；
8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102856498 A (43)申请公布日 2013.01.02 C N 1 0 2 8 5 6 4 9 8 A *CN102856498A* (21)申请号 201110177528.2 (22)申请日 2011.06.28 H01L 51/46(2006.01) H01L 51/48(2006.01) (71)申请人海洋王照明科技股份有限公司地址 518100 广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22层申请人深圳市海洋王照明技术有限公司 (72)发明人周明杰王平黄辉陈吉星 (74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人何平。

2、 (54) 发明名称并联式聚合物太阳能电池及其制备方法 (57) 摘要本发明属于太阳能电池领域，其公开了一种并联式聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层、n型掺杂层、第二活性层、第二空穴缓冲层、阳极层。本发明的并联式聚合物太阳能电池，两个电池单元的活性层可以尽可能的捕获更多的太阳光，从而产生更多的电子和空穴，而连接两电池的连接层为n掺杂层可以提高电池的导电性，使空穴和电子的注入效率得到提高。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页说明书8页附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 2 页说明书 8 。

3、页附图 2 页 1/2页 2 1.一种并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，该并联式聚合物太阳能电池包括依次层叠的阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层、n型掺杂层、第二活性层、第二空穴缓冲层、阳极层。 2.根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阳极基底为铟锡氧化物玻璃、掺铟氧化锌玻璃、掺氟氧化锡玻璃或掺铝氧化锌玻璃。 3.根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层的材料分别为聚3，4-二氧乙撑噻吩与聚苯乙烯磺酸钠的混合物。 4.根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述第一活性层和第二活性层的材料。

4、为聚3-己基噻吩、聚2-甲氧基-5-(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯或聚2-甲氧基-5-(2-乙烯基-己氧基)聚对苯乙烯撑与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯混合后形成的混合物。 5.根据权利要求4所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述聚3-己基噻吩与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯所形成的混合物中，聚3-己基噻吩与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1110.8；所述聚2-甲氧基-5-(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯所形成的混合物中，聚2-甲氧基-5-(3，7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1411；。

5、所述聚2-甲氧基-5-(2-乙烯基-己氧基)聚对苯乙烯撑与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯所形成的混合物中，聚2-甲氧基-5-(2-乙烯基-己氧基)聚对苯乙烯撑与 6，6-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1411。 6.根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述n型掺杂层的材料为电子注入材料掺杂电子传输材料所形成的掺杂混合物。 7.根据权利要求6所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述电子传输材料为2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基)苯基-1，3，4-噁二唑、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉、1，2， 4-三唑衍生物或者N-芳基苯并咪唑；所述电子注入材料为氟化。

6、锂、碳酸锂、碳酸铯、叠氮化铯或氟化铯。 8.根据权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池，其特征在于，所述阴极层的材料为铝、银、金或铂。 9.一种如权利要求1所述的并联式聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤： S1、对阳极基底表面进行清洗处理、干燥后备用； S2、在阳极基底的阳极层表面旋涂第一空穴缓冲层，干燥后再在该空穴缓冲层表面旋涂第一活性层，随后干燥处理； S3、在干燥的第一活性层表面蒸镀n型掺杂层； S4、在n型掺杂层的表面旋涂第二活性层，随后干燥处理；接着在第二活性层表面旋涂第二空穴缓冲层，然后干燥处理； S5、在第二空穴缓冲层的表面蒸镀阳极层，制得所述。

7、并联式聚合物太阳能电池。 10.根据权利要求9所述的并联式聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的清洗处理包括：权利要求书CN 102856498 A 2/2页 3 将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗。权利要求书CN 102856498 A 1/8页 4 并联式聚合物太阳能电池及其制备方法技术领域 0001 本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种并联式聚合物太阳能电池及其制备方法。背景技术 0002 1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性质，制造出了第一个具有真正意义上的太阳能电池，但是当时的光电转换效率。

8、极低(10 -3 )。紧接着，Glenis等制作了各种聚噻吩的太阳能电池，当时都面临的问题是极低的开路电压和光电转换效率。直到1986年， C.W.Tang等首次将p型半导体和n型半导体引入到双层结构的器件中，才使得光电流得到了极大程度的提高，从此以该工作为里程碑，有机聚合物太阳能电池蓬勃发展起来。 0003 1992年Sariciftci等发现2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1，4-苯乙(MEH-PPV) 与复合体系中存在快速光诱导电子转移现象，引起了人们的极大兴趣，而在1995年，Yu等用MEH-PPV与C 60 (即60个碳原子有机物)的衍生物PCBM混合作为活性层制备了有机。

9、聚合物体异质结太阳能电池。器件在20mW/cm 2 430nm的单色光照射下，能量转换效率为2.9。这是首个基于聚合物材料与PCBM受体制备的本体异质结太阳能电池，并提出了复合膜中互穿网络结构的概念。至此，本体异质结结构在聚合物太阳能电池中的应用得到了迅速的发展。这种结构也成为目前人们普遍采用的有机聚合物太阳能电池结构。 0004 聚合物太阳能电池的工作原理主要分为四部分：(1)光激发和激子的形成；(2)激子的扩散；(3)激子的分裂；(4)电荷的传输和收集。首先，共轭聚合物在入射光照射下吸收光子，电子从聚合物最高占有轨道(HOMO)跃迁到最低空轨道(LUMO)，形成激子，激子在内。

10、建电场的作用下扩散到给体/受体界面处分离成自由移动的电子和空穴，然后电子在受体相中传递并被阴极收集，空穴则通过给体相并被阳极收集，从而产生光电流，这就形成了一个有效的光电转换过程。 0005 目前的聚合物太阳能电池一般都是单个电池单元结构，光电转换效率都不高，活性层对太阳光的吸收有限，不能从根本上提高器件对太阳光的利用，制约了效率的提高。发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种能量转换率高的并联式聚合物太阳能电池。 0007 本发明的技术方案如下： 0008 一种并联式聚合物太阳能电池，该并联式聚合物太阳能电池包括依次层叠的阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层、n型掺杂层、第二活。

11、性层、第二空穴缓冲层、阳极层，即该电池的结构依次为：阳极基底/第一空穴缓冲层/第一活性层/n型掺杂层/第二活性层 /第二空穴缓冲层/阳极层。 0009 所述n型掺杂层将该并联式聚合物太阳能分成两个电池单元，即阳极基底、第一空穴缓冲层、第一活性层和n型掺杂层构成正置型第一电池单元，且阳极基底中的阳极层和n型掺杂层分别作为该第一电池单元的阳极和阴极；n型掺杂层、第二活性层、电子缓冲说明书CN 102856498 A 2/8页 5 层和阳极层构成倒置型第二电池单元，且阳极层和n型掺杂层分别作为该第二电池单元的阳极和阴极；其中，n型掺杂层即同时作为第一电池单元与第二电池单元的阴极，这样第。

12、一电池单元与第二电池单元通过n型掺杂层形成并联式的聚合物太阳能电池。 0010 该并联式聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下： 0011 导电阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺铟氧化锌玻璃(IZO)、掺氟氧化锡玻璃 (FTO)或掺铝的化锌玻璃(AZO)； 0012 第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层的材料为聚3，4-二氧乙撑噻吩(PEDOT)与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的混合物，即PEDOT:PSS混合物； 0013 第一活性层和第二活性层的材料为聚3-己基噻吩(P3HT)、聚2-甲氧基-5-(3， 7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)或聚2-甲氧基-5-(2-乙烯基-己氧基。

13、) 聚对苯乙烯撑(MEH-PPV)与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)混合后形成的混合物，即P3HT:PCBM、MDMO-PPV:PCBM或者MEH-PPV:PCBM混合物；其中，P3HTPCBM的质量比控制在1110.8的范围，MODO-PPVPCBM和MEH-PPVPCBM的质量比分别控制在 1411的范围； 0014 所述n型掺杂层的材料为电子注入材料掺杂电子传输材料所形成的掺杂混合物；其中， 0015 电子注入材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li 2 CO 3 )、碳酸铯(Cs 2 CO 3 )、叠氮化铯(CsN 3 ) 或氟化铯(CsF)； 0016 电子传输材料为2-。

14、(4-联苯基)-5-(4-叔丁基)苯基-1，3，4-噁二唑(PBD)、 4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(Bphen)、1，2，4-三唑衍生物(如TAZ)或N-芳基苯并咪唑 (TPBI)； 0017 阳极层的材料为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或铂(Pt)。 0018 本发明的另一目的在于提供上述并联式聚合物太阳能电池的制备方法，其工艺步骤如下： 0019 S1、将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗，去除表面的有机污染物； 0020 S2、在阳极基底的阳极表面旋涂第一空穴缓冲层，干燥后再在第一空穴缓冲层表面旋涂第一活性层，然后干燥处理； 0021 S3、在第。

15、一活性层表面蒸镀n型掺杂层； 0022 S4、在n型掺杂层表面旋涂第二活性层，然后干燥处理；接着在二活性层表面旋涂第二空穴缓冲层，然后干燥处理； 0023 S5、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，最后制得并联式聚合物太阳能电池。 0024 上述制备方法的步骤S1中，还包括如下步骤： 0025 将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗。 0026 本发明的并联式聚合物太阳能电池，两个电池单元的活性层可以尽可能的捕获更多的太阳光，从而产生更多的电子和空穴，而连接两电池的连接层为n掺杂层可以提高电池的导电性，使空穴和电子的注入效率得到提高。附图说明说明书CN 102。

16、856498 A 3/8页 6 0027 图1为本发明并联式聚合物太阳能电池结构示意图； 0028 图2为本发明并联式聚合物太阳能电池的制备工艺流程图； 0029 图3为实施例1的并联式聚合物太阳能电池：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/ CsN 3 :Bphen/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Al与对比例电池：ITO基底/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/ LiF/Al的电流密度与电压关系图；其中，曲线1为实施例1的曲线，曲线2为对比例的曲线。具体实施方式 0030 本发明提供的一种并联式聚合物太阳能电池，如图1所示，该并联式聚合物太阳能电池为层状结构，。

17、且该层状结构依次包括：阳极基底11、第一空穴缓冲层12、第一活性层 13、n型掺杂层14、第二活性层15、第二空穴缓冲层16、阳极层17，即该电池的结构为：阳极基底11/第一空穴缓冲层12/第一活性层13/n型掺杂层14/第二活性层15/第二空穴缓冲层16/阳极层17。 0031 所述n型掺杂层14将该并联式聚合物太阳能电池分成两个电池单元，即阳极基底 11、第一空穴缓冲层12、第一活性层13和n型掺杂层14构成正置型第一电池单元，且阳极基底11的阳极层和n型掺杂层14分别作为该第一电池单元的阳极和阴极；n型掺杂层14、第二活性层15、电子缓冲层16和阳极层17构成倒置型第二电池单元，。

18、且阳极层17和n型掺杂层14分别作为该第二电池单元的阳极和阴极；其中，n型掺杂层14即同时作为第一电池单元与第二电池单元的阴极，这样第一电池单元与第二电池单元通过n型掺杂层14形成并联式的聚合物太阳能电池。 0032 该并联式聚合物太阳能电池中，各功能层所用材质如下： 0033 导电阳极基底为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺铟氧化锌玻璃(IZO)、掺氟氧化锡玻璃 (FTO)或掺铝氧化锌玻璃(AZO)； 0034 第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层的材料分别为聚3，4-二氧乙撑噻吩(PEDOT) 与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的混合物，即PEDOT:PSS混合物； 0035 第一活性层和第二活性层的材。

19、料为聚3-己基噻吩(P3HT)、聚2-甲氧基-5-(3， 7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)或聚2-甲氧基-5-(2-乙烯基-己氧基) 聚对苯乙烯撑(MEH-PPV)与6，6-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)混合后形成混合物；即 P3HT:PCBM、MDMO-PPV:PCBM或者MEH-PPV:PCBM混合物；其中，P3HTPCBM的质量比控制在1110.8的范围，MODO-PPVPCBM和MEH-PPVPCBM的质量比分别控制在 1411的范围； 0036 所述n型掺杂层的材料为电子注入材料掺杂电子传输材料所形成的掺杂混合物，且电子传输材料为主体，电子注入材料为客体(即掺。

20、杂材料)，客体材料的掺杂比为 10-60wt(质量百分比，下同)；其中， 0037 电子注入材料为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li 2 CO 3 )、碳酸铯(Cs 2 CO 3 )、叠氮化铯(CsN 3 ) 或氟化铯(CsF)、； 0038 电子传输材料为2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基)苯基-1，3，4-噁二唑(PBD)、 4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(Bphen)、1，2，4-三唑衍生物(如TAZ)或N-芳基苯并咪唑 (TPBI)； 0039 阳极层的材料为金属材料，如，铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或铂(Pt)，优选为Al；该说明书CN 102856498 A 4/8页。

21、7 阳极层的厚度为20250nm，优选厚度为150nm。 0040 上述并联式聚合物太阳能电池的制备方法，如图2所示，其工艺步骤如下： 0041 S1、将阳极基底依次在洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇中超声清洗，去除表面的有机污染物；清洗干净后于功率1050W下，对其进行氧等离子处理515min，或 UV-臭氧处理520min； 0042 S2、在阳极基底的阳极层表面旋涂厚度为2080nm的第一空穴缓冲层，干燥后再在第一空穴缓冲层表面旋涂厚度为80300nm的第一活性层，然后干燥处理； 0043 S3、在第一活性层表面蒸镀厚度为10150nm的n型掺杂层； 0044 S4、在n型掺杂层。

22、表面涂厚度为80300nm的第二活性层，然后干燥处理；接着在二活性层表面旋涂厚度2080nm的第二空穴缓冲层，然后干燥处理； 0045 S5、在第二空穴缓冲层表面蒸镀厚度为20250nm的阳极层，最后制得并联式聚合物太阳能电池。 0046 上述制备方法的步骤S2和S5中，第一空穴缓冲层和第二空穴缓冲层采用质量比为61的PEDOTPSS的水溶液，PEDOTPSS的质量百分比为1.5wt，第一空穴缓冲层、第二空穴缓冲层旋涂结束后，烘干干燥，厚度控制在2080nm；优选空穴缓冲层厚度为 40nm。 0047 上述制备方法的步骤S2和S4中，第一活性层和第二活性层的材料为溶液体系，其溶剂为甲。

23、苯、二甲苯、氯苯或氯仿中的一种或两种混合溶剂，溶质为P3HT:PCBM、 MDMO-PPV:PCBM或者MEH-PPV:PCBM。每种体系的总浓度控制在8-30mg/ml，而P3HTPCBM 的质量比控制在1110.8的范围；MDMO-PPVPCBM和MEH-PPVPCBM的质量比控制在1411的范围；然后在充满惰性气体的手套箱中进行旋涂，最后在50 200下退火10100min，或者在室温下放置2448h，厚度控制在80300nm；优选总浓度为15mg/ml的P3HT:PCBM氯苯溶液体系，优选P3HTPCBM的质量比为10.8，优选为120下退火10min，优选活性层厚度为200nm。

24、。 0048 本发明的并联式聚合物太阳能电池，两个电池单元的活性层可以尽可能的捕获更多的太阳光，从而产生更多的电子和空穴，而连接两电池的连接层为n掺杂层可以提高电池的导电性，使空穴和电子的注入效率得到提高。 0049 下面对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。 0050 实施例1 0051 本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：ITO基底/PEDOT:PSS/ P3HT:PCBM/CsN 3 :Bphen/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Al。 0052 该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下： 0053 1、将ITO基底(其中，ITO为阳极层)依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙。

25、醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对ITO基底的ITO 层于功率为10W条件下氧等离子表面处理15min； 0054 2、将PEDOT:PSS水溶液(其中，PEDOTPSS质量比为61；PEDOT与PSS的总质量百分比为1.5wt)通过旋涂的方式制备在ITO基底的ITO层表面；烘干干燥，制得厚度为40nm的第一空穴缓冲层； 0055 3、将P3HT:PCBM氯苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在120下说明书CN 102856498 A 5/8页 8 退火10min，制得厚度为200nm的第一活性层；其中，为P3HT:PCBM。

26、氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，P3HT与PCBM的总浓度为14mg/ml，P3HTPCBM的质量比为10.8； 0056 4、在第一活性层表面蒸镀厚度为50nm的n型掺杂层，材料为CsN 3 :Bphen，且Bphen 为主体材料，CsN 3 为掺杂材料，且掺杂比例为20wt； 0057 5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将P3HT:PCBM氯苯溶液体系旋涂在 n型掺杂层表面，旋涂完后，在120下退火10min，制得厚度为200nm的第二活性层；其中， P3HT:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，P3HT与PCBM的总浓度为15mg/ml，P3HTPCBM 的质量比为10.8； 00。

27、58 6、将PEDOT:PSS水溶液(其中，PEDOTPSS质量比为61；PEDOT与PSS的总质量百分比为1.5wt)通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为 40nm的第二空穴缓冲层； 0059 7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Al，厚度为150nm； 0060 8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。 0061 附图3是实施例1的制备并联式聚合物太阳能电池(结构为：ITO基底/ PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/CsN 3 :Bphen/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Al)与对比例电池(结构为： ITO基底/PEDOT:PSS。

28、/P3HT:PCBM/LiF/Al)的电流密度与电压关系。 0062 上述电流密度与电压的测试，采用美国Keithly公司生成的型号为2602电流-电压测试仪进行的，测试工艺为：用500W氙灯(Osram)与AM 1.5的滤光片组合作为模拟太阳光的白光光源。 0063 从图3中可以看到，对比例太阳能电池的电流密度为5.11mA/cm 2 ，而本实施例中的太阳能电池的电流密度提高到了7.57mA/cm 2 ；这说明，这种并联结构的太阳能电池的电阻降低，使两个活性层更有效的吸收了太阳光，而n掺杂使电子的传输效率电极收集电子的效率都得到了提高，最终使太阳能电池的能量转换效率得到了增强，对比。

29、例太阳能电池的能量转换效率仅为1.19，而本实施例1的能量转换效率提高到了1.86。 0064 表1为曲线1和曲线2相对应的具体数据；其中曲线1为实施例1的曲线，曲线2 为对比例的曲线； 0065 表1 0066 电流密度(mA cm-2) 电压(V) () 填充因子曲线1 7.57 0.74 1.86 0.33 曲线2 5.11 0.65 1.19 0.35 0067 实施例2 0068 本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：IZO基底/PEDOT:PSS/ P3HT:PCBM/CsF:PBD/MDMO-PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Ag。 0069 该并联式聚合物太阳能电池。

30、的制备工艺如下： 0070 1、将IZO基底(其中，IZO为阳极层)依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对IZO基底的IZO 说明书CN 102856498 A 6/8页 9 表面于功率为30W条件下氧等离子表面处理10min； 0071 2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在IZO基底的IZO表面；烘干干燥，制得厚度为20nm的第一空穴缓冲层； 0072 3、将P3HT:PCBM甲苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在200下退火80min，制得厚度为300nm的第一活性层；其中，为P3。

31、HT:PCBM甲苯溶液体系中，溶剂为甲苯，P3HT与PCBM的总浓度为8mg/ml，P3HTPCBM的质量比为10.8； 0073 4、在第一活性层表面蒸镀厚度为150nm的n型掺杂层，材料为CsF:PBD，且PBD为主体材料，CsF为掺杂材料，且掺杂比例为60wt； 0074 5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：将MDMO-PPV:PCBM氯仿溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在200下退火5min，制得厚度为300nm的第二活性层；其中，MDMO-PPV:PCBM氯仿溶液体系中，溶剂为氯仿，MDMO-PPV与PCBM的总浓度为24mg/ml， P3HTPCBM的质量比为1。

32、4； 0075 6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为20nm的第二空穴缓冲层； 0076 7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Ag，厚度为20nm； 0077 8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。 0078 实施例3 0079 本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为： 0080 FTO基底/PEDOT:PSS/MDMO-PPV:PCBM/LiF:TPBi/MEH-PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Au。 0081 该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下： 0082 1、将FTO基底(其中，FTO为阳极层)依次。

33、用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对FTO基底的FTO 表面于功率为50W条件下氧等离子表面处理5min； 0083 2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在FTO基底的FTO表面；烘干干燥，制得厚度为80nm的第一空穴缓冲层； 0084 3、将MDMO-PPV:PCBM氯苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在 50下退火100min，制得厚度为120nm的第一活性层；其中，为MDMO-PPV:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，MDMO-PPV与PCBM的总浓度为30mg/ml，MDMO-PPV。

34、PCBM的质量比为 11； 0085 4、在第一活性层表面蒸镀厚度为10nm的n型掺杂层，材料为LiF:TPBi，且TPBi为主体材料，LiF为掺杂材料，且掺杂比例为10wt； 0086 5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将MEH-PPV:PCBM二甲苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在180下退火100min，制得厚度为150nm的第二活性层；其中，MEH-PPV:PCBM二甲苯溶液体系中，溶剂为二甲苯，MEH-PPV与PCBM的总浓度为26mg/ ml，MEH-PPVPCBM的质量比为12； 0087 6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；。

35、旋涂后烘干，制得厚度为60nm的第二空穴缓冲层； 0088 7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Au，厚度为180nm； 0089 8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。说明书CN 102856498 A 7/8页 10 0090 实施例4 0091 本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为：AZO基底/PEDOT:PSS/ MEH-PPV:PCBM/Li 2 CO 3 :TAZ/MEH-PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Pt。 0092 该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下： 0093 1、将AZO基底依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清。

36、洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对AZO基底的AZO表面于UV-臭氧处理 5min； 0094 2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在AZO基底的AZO表面；烘干干燥，制得厚度为70nm的第一空穴缓冲层，然后干燥处理； 0095 3、将MEH-PPV:PCBM甲苯和二甲苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在25下静置24h，制得厚度为250nm的第一活性层；其中，MEH-PPV:PCBM甲苯和二甲苯溶液体系中，溶剂为甲苯和二甲苯，MEH-PPV与PCBM的总浓度为10mg/ml，MEH-PPV:PCBM 的质量比为11； 0096 4、在。

37、第一活性层表面蒸镀厚度为100nm的n型掺杂层，材料为Li 2 CO 3 :TAZ，且TAZ 为主体材料，Li 2 CO 3 为掺杂材料，且掺杂比例为30wt； 0097 5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将MEH-PPV:PCBM二甲苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在200下退火20min，制得厚度为160nm的第二活性层；其中，为MEH-PPV:PCBM二甲苯溶液体系中，溶剂为二甲苯，MEH-PPV与PCBM的总浓度为 15mg/ml，MEH-PPVPCBM的质量比为13； 0098 6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得。

38、厚度为30nm的第二空穴缓冲层； 0099 7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Pt，厚度为50nm； 0100 8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。 0101 实施例5 0102 本实施例中并联式聚合物太阳能电池的结构为： 0103 ITO基底/PEDOT:PSS/MDMO-PPV:PCBM/Cs 2 CO 3 :PBD/MEH-PPV:PCBM/PEDOT:PSS/Al。 0104 该并联式聚合物太阳能电池的制备工艺如下： 0105 1、将ITO基底依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗，且清洗时各超声15min，去除玻璃表面的有机污染物，清洗干净后对I。

39、TO基底的ITO层于UV-臭氧处理 20min； 0106 2、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在ITO基底的ITO层表面；烘干干燥，制得厚度为20nm的第一空穴缓冲层； 0107 3、将MDMO-PPV:PCBM氯苯溶液体系旋涂在第一空穴缓冲层表面，旋涂完后，在 25下静置48h，制得厚度为100nm的第一活性层；其中，为MDMO-PPV:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，MDMO-PPV与PCBM的总浓度为8mg/ml，MDMO-PPVPCBM的质量比为13； 0108 4、在第一活性层表面蒸镀厚度为80nm的n型掺杂层，材料为Cs 2 CO 3 :PBD，且PBD为主。

40、体材料，Cs 2 CO 3 为掺杂材料，且掺杂比例为50wt； 0109 5、在n型掺杂层表面再次旋涂第二活性层：即将MEH-PPV:PCBM氯苯溶液体系旋涂在n型掺杂层表面，旋涂完后，在70下退火50min，制得厚度为200nm的第二活性层；其说明书CN 102856498 A 10 8/8页 11 中，为MEH-PPV:PCBM氯苯溶液体系中，溶剂为氯苯，MEH-PPV与PCBM的总浓度为24mg/ml， MEH-PPVPCBM的质量比为14； 0110 6、将PEDOT:PSS水溶液通过旋涂的方式制备在n型掺杂层表面；旋涂后烘干，制得厚度为30nm的第二空穴缓冲层； 0111 7、在第二空穴缓冲层表面蒸镀阳极层，材料为Ag，厚度为250nm； 0112 8、上述制备工艺完成后，得到所需并联式聚合物太阳能电池。 0113 应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。说明书CN 102856498 A 11 1/2页 12 图1 图2 说明书附图CN 102856498 A 12 2/2页 13 图3 说明书附图CN 102856498 A 13 。

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