[发明专利]有机薄膜太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳能电池技术领域，确切地说涉及一种有机薄膜太阳能电池的制备方法。

背景技术：

目前的太阳能光伏电池技术主要是基于硅半导体的单晶硅、多晶硅和非晶硅等光伏电池，虽然技术较为成熟，但硅材料制造能耗大、生产成本居高不下，因而不能大规模地推广和应用，特别在发展中国家。因此，人们就开始寻找和开发新一代更廉价和经济的太阳能电池材料和技术。

目前，有机薄膜太阳能电池被期望用作未来的低成本太阳能电池，因为它们与传统的硅和化合物半导体太阳能电池相比可以更容易且以更低的设备成本制造。与无机半导体相比，这类有机半导体材料具有成本低、吸收光谱宽，制造工艺简单等特点，可以通过真空热蒸镀、旋转涂覆及喷膜等多种方法制作成耗料极少的薄膜。因此，可以制作出大面积、低成本、轻薄、可卷曲以及方便携带的有机薄膜太阳能电池并开发出多方面的用途。但是现有的有机薄膜太阳能电池的制作方法存在可控性差、重复性差以及不能制作复杂图案的缺点。

发明内容：

为了解决目前有机薄膜太阳能电池制作方法中存在的缺点，本发明提供一种卷对卷(roll-to-roll)印刷工艺制备有机薄膜太阳能电池的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种有机薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下工序；

1)选择镀有电极的透明塑料，将整卷透明塑料卷置于涂布机的放卷装置上；

2)抽出透明塑料卷的自由端依次经过涂布机的印刷室、层压区和烘干区，收紧于收卷装置里；

3)将调制好的太阳能电池专用墨注入印刷室内的工作台上，开启涂布机同步运行，专用墨被印刷到透明塑料的电极上，印刷后的透明塑料卷经过层压区和烘干区干燥后进入收卷装置进行收卷，即完成了一层的印刷；

4)根据每层不同的特性更换不同的专用墨，重复上述1、2、3步骤完成有机薄膜太阳能电池中间层及电极的印刷，所述各层的具体方法为：

选取镀有150纳米ITO薄膜阳极的塑料PET，在所述阳极上以卷对卷印刷厚度为30纳米聚[3，4-乙撑二氧噻吩]：聚(苯乙烯磺酸酯)层形式的空穴传输层，在空穴传输层上卷对卷印刷厚度为25纳米的聚[3-己基噻吩]的供电子层，在供电子层上卷对卷印刷厚度为25纳米的富勒烯的受电子层，在受电子层上卷对卷印刷厚度为5纳米浴铜灵形式的电子传输层，最后在电子传输层上印刷厚度为100纳米的Ag薄膜电极，获得有机薄膜太阳能电池。

本发明与现有制备方法相比具有的有益效果是，可控性高、重复性好、速度快、提高了成品率；具有能制作复杂图案的太阳能电池的特点；节省人力，提高经济效益。

附图说明：

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例利用全自动卷对卷涂布机的工作结构图；

图2是本发明实施例1的有机太阳能电池的截面示意图；

图3是本发明实施例2的有机太阳能电池的截面示意图。

图中：1、放卷装置；2全自动卷对卷涂布室；3、层压区；4、热风烘干区；5、收卷装置；6、透明衬底；7、阳极；8、空穴传输层；9、供电子层；10、受电子层；11、电子传输层；12、阴极。

具体实施方式：

如图1所示，本发明提供一种利用全自动卷对卷涂布机制作有机薄膜太阳能电池的方法，1)选择镀有电极的透明塑料，将整卷透明塑料卷置于涂布机的放卷装置1上；2)抽出透明塑料卷的自由端依次经过涂布机的印刷室2、层压区3和烘干区4，收紧于收卷装置5里；3)将调制好的太阳能电池专用墨注入印刷室2内的工作台上，开启涂布机同步运行，专用墨被印刷到透明塑料的电极上，印刷后的透明塑料卷经过层压区3和烘干区4干燥后进入收卷装置5进行收卷，即完成了一层的印刷；4)根据每层不同的特性更换不同的专用墨，重复上述1、2、3步骤完成有机薄膜太阳能电池中间层(包括空穴传输层、供电子层、受电子层、电子传输层)及电极的印刷。

下面基于其优选实施方案提供本发明的有机薄膜太阳能电池及制备方法进行详细说明。

在本发明中，供电子有机半导体薄膜9由3-烷基噻吩(P3AT)聚合的p-型有机半导体分子形成。其中，3-烷基噻吩(P3AT)的分子式如式(1)所示。在式(1)中，n选择1或更大的整数，尽管对n的上限没有特别限制，但考虑到实用性，n优选为12或者更小。在此，我们选择n＝5的3-己基噻吩聚合得到P3HT，分子式结构如式(2)所示。由于3-己基噻吩再高温聚合过程中容易产生多种聚合形态，己基方向整齐度越高光电性能越好。