[发明专利]太阳能电池和其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池和其制造方法，且更确切地说，涉及一种能够改进光电转换效率的太阳能电池和其制造方法。

背景技术

太阳能电池为将日光转换成电能的光电转换元件。不同于其它能源，太阳能电池为取之不竭且环境友好的，因此随时间推移变得越来越重要。通常，单晶或多晶硅太阳能电池被广泛用作太阳能电池。然而，存在这样的问题：硅太阳能电池需要较大制造成本且不可施加到柔性衬底上等。

近来，为了解决硅太阳能电池的问题，正积极地进行对有机太阳能电池的研究。有机太阳能电池的基本结构是有机光活性层形成于彼此隔开的第一与第二电极之间。韩国专利申请特许公开案第10-2010-0106779号公开了这种有机太阳能电池的一个实例。有机太阳能电池可通过如旋转涂布、喷墨印刷、辊式涂布或刮刀方法的方法制造。因此，有机太阳能电池具有制造方法简单且制造成本低的优点，具有以下优点：可涂布大面积，可在低温下形成薄膜，且可使用几乎所有种类的衬底，如玻璃衬底或塑料衬底。此外，有机太阳能电池可以各种形状制造，如塑料模制物件，弯曲表面或球形表面，且衬底的形状没有限制。利用这些优点，有机太阳能电池通过连接到人的衣服、袋子等上或通过连接到便携式电子产品而便于使用。另外，聚合物掺合物薄膜具有高透光度，从而通过连接到建筑物或汽车的玻璃窗上来提供外部视野，也能够产生电，因此与不透明的硅太阳能电池相比具有广泛得多的应用范围。

在有机太阳能电池中，通过透明电极(ITO)入射的光被吸收到由电子供体和电子接受体形成的本体异质结光活性层内部的电子供体中。这里，形成各自为一对电子和空穴的激子，且在电子供体与电子接受体的界面发生分离。分离的电子和空穴分别移动到负电极和正电极，且形成激子和空穴阻挡层以防止激子和空穴移动到负电极。此外，在形成起到注入电子以及降低能带作用的界面层之后，形成负电极。在典型有机太阳能电池中，大部分入射光由电子供体吸收，但存在仅约60％的入射光可被吸收的限制，故需要提高光吸收率。因此，不论各种优点，有机太阳能电池由于由低吸收率引起的低光电转换效率而不适合于应用于实际应用。

发明内容

技术问题

本发明提供能够改进光电转换效率的太阳能电池和其制造方法。

本发明还提供通过使用表面等离子共振作用(surface plasmon resonance)而能够改进光电转换效率的太阳能电池和其制造方法。

技术解决方案

根据一个示例性实施例，一种太阳能电池包含：第一电极，其形成于衬底上；纳米晶体层，其包含多个纳米晶体，形成于所述第一电极上以便接触所述第一电极；空穴传输层，其形成于所述第一电极上以便覆盖所述多个纳米晶体；光活性层，其形成于所述空穴传输层上；以及第二电极，其形成于所述光活性层上。

太阳能电池可进一步包含形成于光活性层与第二电极之间的激子和空穴阻挡层和电子注入和界面层。

激子和空穴阻挡层可通过使用BCP或金属氧化物来形成。

电子注入和界面层可由LiF、CsF、Liq、LiCoO₂和Cs₂CO₃中的至少任一者形成。

纳米晶体层可由具有50％以上的光反射率的材料形成。

纳米晶体层可以1nm到15nm的厚度形成，或纳米晶体层以5nm到8nm的厚度形成。

可形成具有长度为15nm到45nm的长轴且具有长度为8nm到17nm的短轴的纳米晶体。

纳米晶体各自可具有与第一电极的接触距离，所述接触距离短于与其平行的轴线的长度。

纳米晶体各自可形成为具有15nm到45nm的平均直径且具有在彼此邻近的纳米晶体之间25nm到75nm的平均间隔距离。

空穴传输层可由MoO_x、V₂O₅、VO_x、WO₃、NiO_x、Cu₂O中的至少任一者形成。

光活性层可包含本体异质结电子供体和本体异质结电子接受体。

根据一个示例性实施例，一种太阳能电池的制造方法包含：在衬底上形成第一电极；在所述第一电极上形成包含多个纳米晶体的纳米晶体层；在所述第一电极上形成空穴传输层以便覆盖所述纳米晶体；在所述空穴传输层上通过施加其中电子供体和电子接受体混合的材料来形成光活性层；以及在所述光活性层上形成第二电极。