[发明专利]有机/聚合物太阳能电池制备方法及其磁化设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机/聚合物太阳能电池制备方法，属于太阳能电池制造领域，可用于有机发光材料的薄膜层，染料敏化太阳电池的活性层。

背景技术

19世纪50年代，Bell实验室制备了首个晶体硅太阳电池，能量转换效率达6%左右，自那时起，无机太阳电池开始被广泛研究。目前，无机太阳能电池以硅基为主，最高的硅基太阳电池效率达到24%，逐渐接近于理论上限30%，但在市场化方面，由于制作条件苛刻，生产成本高，其总量依然不及全球能量总量的0.1%。

聚合物太阳电池，以聚合物材料为活性层，可与柔性衬底很好结合，具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单(可通过旋涂、喷墨打印等方法成膜)、可大面积成膜等优点而成为近年来研究的热点。目前聚合物太阳电池的能量转换效率在5%-8%之间，限制聚合物太阳电池的关键因素之一是活性层材料的电荷迁移率低（约为10^-3 cm²·V^-1·S^-1），与传统无机硅晶体具有10⁴ cm²·V^-1·S^-1的迁移率相差甚远。近20年来，人们通过不懈的努力来提高聚合物太阳电池的迁移率。

1995年，Yu等用MEH-PPV与C60衍生物PCBM混合作为活性层制备了聚合物体异质结太阳能电池。器件在20 mW/cm2、430 nm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。互穿网络结构增大了激子的分离界面，形成网络状连续相，利于载流子传输电荷。

2001年，Shaheen等用氯苯做成膜溶剂制备活性层（MDMO-PPV:PCBM），与甲苯做成膜溶剂相比较，由氯苯所制备的体异质给受体混合膜具有更细化的分相，有利于电荷的有效分离，在80 mW/cm2、AM1.5的模拟太阳光照射下能量转换效率达2.5%。

2003年，Padinger等基于P3HT:PCBM制备了电池，通过对制备完的器件进行退火和施加外电场的后处理，电池性能大幅度提高，优化的器件性能在80 mW/cm2白光照射下，能量转换效率达3.5%，外量子效率光谱峰值处达70%。

2005年,美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Alan J.Heeger 教授研究小组对P3HT:PCBM结构的器件进行了系统的研究，优化了退火温度和时间及给受体比例，在150℃下退火30分钟，P3HT(10 mg/ml), PCBM(8 mg/ml)得到了最佳化的电池特性，在80 mW/cm2、AM1.5的模拟太阳光照射下能量转换效率达5%。在2007年该小组采用“级联结构”使聚合物太阳电池的能量转换效率高达6.5%。2009年，由Kwang-hee Lee和Alan J.Heeger领导的研究小组将PCDTBT及PC70BM的体异质结体系的单结有机薄膜光伏电池的单元转换效率提高到了6.1%。2009年11月初已有报道：有机太阳电池的效率提高到了7.6%。

然而目前的太阳能电池的光电转换效率还不是很高，有待进一步的提升。因此，针对上述问题是本发明的研究目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机/聚合物太阳能电池制备方法，该方法有利于提升太阳能电池的短路电流密度，提高太阳能电池光电转换效率。

本发明的特征在于：一种有机/聚合物太阳能电池制备方法，其特征在于，按如下步骤：

a.制备玻璃衬底；

b.在玻璃衬底上涂覆铟锡氧化物半导体透明导电膜；

c.在铟锡氧化物半导体透明导电膜上涂覆阳极缓冲层；

d. 在阳极缓冲层上涂覆上有机聚合物太阳能电池活性层后将制品置于磁场中并与磁场磁力线成30到90度的夹角进行磁化晾干；

e. 在真空状态下，于有机聚合物太阳能电池活性层上蒸镀金属铝作为阴极，自然冷却后全部进行封装。

本发明的另一目的在于提供一种有机/聚合物太阳能电池的磁化设备，该设备有利于增强太阳能电池中活性层的短路电流密度。

本发明的另一特征在于：一种有机/聚合物太阳能电池的磁化设备，其特征在于：包括环形磁路导体，所述磁路导体上设有联接在两侧内环面上的两个相对应的磁块，所述两磁块极性相反，之间形成磁场。

本发明的优点：本发明能有效提升太阳能电池的短路电流密度及最大输出功率，提高太阳能电池光电转换效率，从而提升太阳能电池的性能。

附图说明

图1为太阳电池的器件结构。