[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。目前常用的太阳能电池对太阳光的吸收率较低，从而导致太阳能电池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及其制备方法。

一种太阳能电池器件，包括依次层叠的阳极、空穴缓冲层、活性层、光取出复合层、金属氟化物层、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中的至少一种，所述光取出复合层的材料包括炭气凝胶及空穴缓冲材料，所述空穴缓冲材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物，所述炭气凝胶与所述空穴缓冲材料的质量比为5%~20%，所述金属氟化物层的材料选自氟化镁、氟化钠及氟化钙中的至少一种。

在优选的实施例中，所述光取出复合层的厚度为20nm~80nm。

在优选的实施例中，所述金属氟化物层的厚度为5nm~30nm。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。

在优选的实施例中，所述电子缓冲层选自氟化锂、碳酸锂及碳酸铯中的至少一种。

一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：

在阳极表面依次旋涂制备空穴缓冲层及活性层，所述活性层的材料选自P3HT:PCBM、MODO-PPV:PCBM及MEH-PPV:PCBM中的一种；

在所述活性层表面旋涂含有炭气凝胶及空穴传输材料的悬浮液制备光取出复合层，所述空穴缓冲材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物，所述炭气凝胶与所述空穴缓冲材料的质量比为5%~20%；

在所述光取出复合层表面蒸镀制备金属氟化物层，所述金属氟化物层的材料选自氟化镁、氟化钠及氟化钙中的至少一种；及

在所述金属氟化物层表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。

在优选的实施例中，所述光取出复合层的厚度为20nm~80nm。

在优选的实施例中，所述炭气凝胶的粒径为20nm~200nm。

在优选的实施例中，所述金属氟化物层的厚度为5nm~30nm。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的材料为聚3,4-二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。

上述太阳能电池器件及其制造方法，通过设置光取出复合层及金属氟化物层能提高太阳能电池器件的电子传输速率及光吸收率，炭气凝胶为中孔结构，比表面积较大，粒径较大，且孔隙率较高，可形成较好的电子传输路径，电子可在其中进行快速的传输，提高电子的传输速率，同时，比表面积大可对光有一定的散射作用，而在制备光取出复合层层之后，再制备一层折射率为1.4-1.6的金属氟化物层，金属氟化物层可对从活性层逃逸的光进行捕获，再次反射回到活性层（活性层折射率一般为1.7，从活性层到光取出复合层再到金属氟化物层，可以产生全反射，使部分光反射回来），从而提高太阳能电池器件的能量转换效率；通过旋涂方法制备光取出复合层，与活性层的旋涂工艺相容性较好，界面分离比较明显，有效避免电子缺陷的存在。

【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1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、活性层30、光取出复合层40、金属氟化物层50、电子缓冲层60及阴极70。