[发明专利]太阳能电池器件及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种太阳能电池器件及其制备方法。

【背景技术】

太阳能电池器件由于具有廉价、清洁、可再生等优点而得到了广泛的应用。目前常用的太阳能电池器件结构包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、活性层、电子缓冲层及阴极。活性层的激子分离产生空穴和电子后，空穴到达阳极，电子到达阴极，从而被电极收集，形成有效的能量转换。

然而，由于活性层与空穴缓冲层之间的势垒较小，电子可以往相反的方向传输，到达阳极，这就形成了对光电转换无效的漏电流，使得阴极收集到的电子减少，从而使得太阳能电池器件的能量转换效率较低。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能量转换效率较高的太阳能电池器件。

一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、电子阻挡层、活性层、电子缓冲层及阴极，所述活性层的材料选自P3HT:PCBM、MODO-PPV:PCBM及MEH-PPV:PCBM中的一种，所述电子阻挡层的材料为氟化铯。

在优选的实施例中，所述电子阻挡层的厚度为5nm～20nm。

在优选的实施例中，所述太阳能电池器件还包括位于所述活性层和所述电子缓冲层之间的空穴阻挡层，所述空穴阻挡层的材料为醋酸锌。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的材料为PEDOT与PSS的混合物。

在优选的实施例中，所述PEDOT与PSS的质量比为2∶1～6∶1。

此外，还有必要提供一种的太阳能电池器件的制备方法。

一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：

在阳极表面形成空穴缓冲层；

在所述空穴缓冲层表面形成电子阻挡层，所述电子阻挡层的材料为氟化铯；

在所述电子阻挡层表面形成活性层，所述活性层的材料选自P3HT:PCBM、MODO-PPV:PCBM及MEH-PPV:PCBM中的一种；

在所述活性层表面形成电子缓冲层；及

在所述电子缓冲层表面形成阴极。

在优选的实施例中，所述电子阻挡层由氟化铯的水溶液旋涂到所述空穴缓冲层表面后干燥形成。

在优选的实施例中，所述太阳能电池器件的制备方法在所述活性层表面形成电子缓冲层之前还包括步骤：在所述活性层表面形成空穴阻挡层；所述空穴阻挡层的材料为醋酸锌，所述电子缓冲层形成于所述空穴阻挡层表面。

在优选的实施例中，所述空穴阻挡层由醋酸锌溶液旋涂到所述活性层的表面后干燥形成。

在优选的实施例中，所述醋酸锌溶液由以下步骤配制得到：将水和醋酸溶液以体积比1∶2混合形成溶剂；将氧化锌加入到所述溶剂中形成质量浓度为10％～35％的醋酸锌溶液。

上述太阳能电池器件及其制造方法，通过设置电子阻挡层，电子阻挡层的氟化铯与活性层的给体之间的LUMO能级相差较大，存在一定的势垒，可以有效阻止电子跃迁传输到阳极，避免形成漏电流，从而提高太阳能电池器件的能量转换效率。

【附图说明】

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为一实施例的太阳能电池器件的结构示意图；

图2为一实施例的太阳能电池器件的制备方法的流程图；

图3为实施例一的太阳能电池器件的电流密度与电压关系图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施例的太阳能电池器件100包括依次层叠的阳极10、空穴缓冲层20、电子阻挡层30、活性层40、空穴阻挡层50、电子缓冲层60及阴极70。

阳极10为铟锡氧化物玻璃(ITO)、掺氟的氧化锡玻璃(FTO)，掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃(IZO)。

空穴缓冲层20形成于阳极10表面。空穴缓冲层20的材料为聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)与聚苯磺酸钠(PSS)的混合物。其中PEDOT与PSS的质量比为2∶1～6∶1，优选为6∶1。空穴缓冲层20的厚度为20nm～80nm，优选为40nm。