[发明专利]光伏电池及其制备方法、制备装置和光伏电池生产线

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，具体地，涉及一种光伏电池及其制备方法、制备装置和光伏电池生产线。

背景技术

太阳能作为一种可再生能源目前已得到广泛应用。聚合物光伏电池是将太阳光光能转换为电能的一种太阳能应用产品，具有成本低，制备简单等优点，正逐渐成为光电转换器件中的研究热门。

聚合物光伏电池内部光电转换膜层的结构主要是给-受体聚合物混合异质结结构，聚合物光伏电池的工作流程是光照使给-受体聚合物混合异质结结构产生光生激子→激子扩散→电荷分离→电荷传输→电荷收集。给-受体聚合物混合异质结结构存在的问题是有机材料载流子迁移率低，这使得聚合物光伏电池的光电转换效率较低。

现有制备这种光伏电池的工艺方法主要是旋涂成膜技术，即旋涂形成给-受体聚合物混合膜层。具体制备过程为：将给体、受体混合溶液经过匀胶机甩膜到经过清洗的阳极基片上，然后再蒸镀金属阴极，形成完整的光电转换器件结构。但是这种制备技术的不足之处是制备而成的器件性能不稳定，同时受制于有机材料的载流子迁移率比无机材料低很多，使得器件的效率一直不高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种光伏电池及其制备方法、制备装置和光伏电池生产线。该光伏电池的制备方法能使给体-受体聚合物混合膜层在直流电场作用下，聚合物链分子取向趋于一致，取向一致能使给体-受体聚合物混合膜层在光电转换过程中其内部的载流子迁移率提高，从而提高了给体-受体聚合物混合膜层在光电转换过程中载流子的传输率，减少了电荷复合造成的混合膜层内部能量损失，进而提高了光伏电池的效率和稳定性。

本发明提供一种光伏电池的制备方法，包括：步骤S1：在基板上形成阳极层；步骤S2：采用旋涂的方法在完成步骤S1的所述基板上形成给体-受体聚合物混合膜层；步骤S3：在完成步骤S2的所述基板上形成阴极层，在旋涂形成所述给体-受体聚合物混合膜层的过程中向旋涂中的所述给体-受体聚合物混合膜层施加直流电场。

优选地，在旋涂形成所述给体-受体聚合物混合膜层的过程中施加垂直于所述基板方向的电场，所述电场的电场方向指向所述基板。

优选地，在旋涂形成所述给体-受体聚合物混合膜层的过程中向旋涂中的所述给体-受体聚合物混合膜层施加直流电场包括：直流电源的正极连接铜片，所述铜片作为所述直流电场的正极板；用于旋涂所述给体-受体聚合物混合膜层的旋涂设备中承载所述基板的转盘作为所述直流电场的负极板，所述直流电源的负极通过碳刷连接所述转盘的转轴；所述铜片和所述转盘之间形成所述直流电场。

优选地，所述直流电场的大小范围为1-5kV/cm。

优选地，所述步骤S2包括：将给体聚合物材料、受体聚合物材料和溶剂放入磁力搅拌器搅拌2-5小时；然后将搅拌均匀的给体-受体聚合物混合溶液旋涂于完成所述步骤S1的所述基板上；其中，旋涂速度在开始时为600转/分钟，旋涂1分钟后将旋涂速度调整为1000转/分钟再旋涂20秒；最后将旋涂完毕的所述基板放入120℃的烘箱中烘30分钟。

优选地，所述给体聚合物材料包括3-己基噻吩聚合物，所述受体聚合物材料包括聚乙撑二氧噻吩，所述溶剂包括邻二氯苯。

优选地，在所述步骤S1之后和所述步骤S2之前还包括形成缓冲层的步骤。

优选地，形成所述缓冲层包括：将3，4-乙撑二氧噻吩单体：聚苯乙烯磺酸盐高分子聚合物水溶液旋涂于完成所述步骤S1的所述基板上，其中，旋涂速率为3500转/分钟，旋涂1分钟，然后将旋涂完毕的所述基板放入120℃的烘箱中烘30分钟。

优选地，所述步骤S1在基板上形成所述阳极层之后还包括：首先，用有机清洗剂清洗所述基板，用氮气吹干所述阳极层表面；然后，加丙酮超声振荡清洗所述基板，再用去离子水冲洗；接着，再加乙醇超声振荡清洗所述基板，再用去离子水冲洗；最后，用氮气吹干所述阳极层表面，并将所述基板放入烘箱中干燥。

优选地，所述步骤S3包括：采用真空镀膜机蒸镀形成金属阴极层。

本发明还提供一种光伏电池，所述光伏电池采用上述制备方法制成。

优选地，包括基板和依次设置在所述基板上的阳极层、缓冲层、给体-受体聚合物混合膜层和阴极层，所述阳极层、所述缓冲层、所述给体-受体聚合物混合膜层和所述阴极层相互覆叠。