[发明专利]一种新型太阳能电池器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型太阳能电池器件及其制备方法，属于太阳能电池材料领域。

背景技术

随着材料的不断发展以及清洁可再生能源重要性的突显，新型光电材料在太阳能电池领域的应用受到越来越广泛的关注。单晶硅太阳能电池的商业化实现了太阳能电池从实验室走向市场的重要进展，也极大的带动了太阳能电池领域的进一步发展。然而单晶硅太阳能电池效率难以实现更大突破，生产流程的苛刻，以及对高纯硅的极大依赖都限制了其进一步发展。为了实现进一步降低成本，提高电池效率，新型太阳能电池不断被开发和发展，如多晶硅，非晶硅太阳能电池，多元化合物太阳能电池，敏化太阳能电池，及有机太阳能电池。其中有机太阳能电池尤其是近年来热门电池-钙钛矿太阳能电池无疑是太阳能电池发展中的一颗明星。

早在20世纪初，Pochettino和Volmer分别报道了有机固态蒽晶体的光导效应，成为有机太阳能电池研究的标志性开端。Tang在1979年用两种不同的有机染料制成的异质结实现了1％的电池效率(C.W.Tang,USPatent4,164,431,August14,1979)，并于1986年报道了这一有机太阳能电池领域的突破(C.W.Tang,Appl.Phys.Lett.48(1986)183.)。尽管人们了解了异质结构对电子空穴分离及传输作用，有机太阳能电池仍然在相当长的时间里无法获得理想的效率。通过不断的研究，A.R.Schlatman发现ITO玻璃中的铟离子容易扩散进入有机活性层而捕获载流子(A.R.Schlatman,Appl.Phys.Lett.69(1996)1764.)，从而降低器件的性能。铝电极也具有与ITO电极相似的情况，扩散进入有机活性层，从而影响器件的整体性能。另一个影响电池效率的重要原因是在半导体与金属电极接触的界面因为能带不匹配而形成阻碍电子传输的肖特基势垒。第三个原因是尽管通过p-n结生成了电子空穴对，但由于内建电场小，或者材料对电子空穴的选择能力差等原因，使得电子扩散到阳极与电极复合而降低载流子输出。应对这些问题的主要方法就在活性层与电极之间构造一个缓冲层(S.A.Carter,Appl.Phys.Lett.70(1997)2067.)。(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))–(poly(styrenesulfonate)(PEDOT-PSS)是一种常用的空穴传输层。其可以改善界面，组织电极离子扩散，提高电池输出效率。然而其不稳定性一直难以解决。M.D.Irwin用氧化镍作为空穴传输层应用在有机太阳能电池上，用以取代PEDOT-PSS并获得了比较好的效果(M.D.Irwin,PNAS.105(2007)2783.)，同时氧化镍的禁带宽度大，可以实现对电子的拦截，减少电子在阳极复合的损失，对效率提升具有积极意义。然而也正因为氧化镍的带宽比较大，其导电效果比较差。还有很多其他的空穴传输层已经被研究与报道，但在稳定性与导电性之间很难平衡。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型太阳能电池器件及其制备方法，本发明以碳纳米管基复合材料作为空穴传输层，碳纳米管基复合材料空穴传输层具有高稳定性，环境友好等，原材料充足且容易获取特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新型太阳能电池器件，包括顺序层状铺设的阳极、空穴传输层、活性层、电子传输层、透明电极及基板，

所述的空穴传输层为：由碳纳米管与P型半导体混合成的一层结构，或由单独的碳纳米管层与P型半导体层组成的两层结构。即本发明的空穴传输层是采用碳纳米管与P型半导体的复合材料，以下简称为碳纳米管基复合材料。

所述的空穴传输层为由碳纳米管与P型半导体混合成的一层结构时，此时所述的空穴传输层厚度为2-500纳米之间，碳纳米管与P型半导体重量比在1:100与100:1之间。

所述的空穴传输层为由单独的碳纳米管层与P型半导体层组成的两层结构时，所述的碳纳米管层的厚度为1-200纳米，所述的P型半导体层厚度为0.5-300纳米。

所述的空穴传输层为由单独的碳纳米管层与P型半导体层组成的两层结构时，碳纳米管层与P型半导体层的设置位置可以采用以下三种方式：

a、所述的碳纳米管层与活性层相连接，所述的P型半导体层与阳极相连，或者，

b、所述的碳纳米管层与阳极相连接，所述的P型半导体层与活性层相连接，或者，