[发明专利]一种柔性太阳能电池的快速制备方法

说明书

本发明申请涉及一种有机太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池包括柔性基底/透明电极层、介质层、活性层和金属顶电极，其特征在于：通过刮涂工艺制备所述介质层和所述活性层，并通过点胶或滴涂的方式制备顶电极。与旋涂、喷涂法制备介质层和活性层的工艺相比，本发明所述方法涉及的设备与工艺简单、环境友好且利于大面积工业化制备。而通过点胶或滴涂工艺制备顶电极，避免了真空蒸镀对材料和设备的高要求，同时也不存在喷墨打印顶电极过程中电极材料组分单一、制备的电极功函数不可调以及打印溶剂对下层薄膜的破坏等问题，实现了工艺简单化，并且可快速、大面积制备太阳能电池的技术效果。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池制备领域，具体地，其涉及一种柔性太阳能电池的快速制备方法。

背景技术

随着煤、石油等传统化石原料储量下降及其利用造成的环境压力的加剧，以及现代社会对能源消耗量的急剧增大，开发更多能源形式以及发展清洁能源逐渐成为人类的迫切需求。太阳能电池通过光电转化技术将太阳能直接转换为电能，是最有效的太阳能利用方式。但是，目前，太阳能电池还未得到广泛应用，其主要原因是太能电池材料成本高、光电转换效率低。因此，目前在太阳能电池的研发领域中，研发热点主要集中在降低制造成本、优化材料组合及制备工艺以提高太阳能光电转换效率。

目前，研究较多的太阳能电池是硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池，其中以单晶硅太阳能电池的光电转换效率最高，技术最为成熟，但由于单晶硅的成本太高且制备工艺复杂，且硅的制备过程会造成极大的环境污染。

1986年，柯达公司的邓青云博士用两种有机半导体材料组成的双层膜模仿无机异质结太阳能电池，并达到了1％左右的光电转换效率，开拓了有机太阳能电池新的研究方向。用有机材料制备太阳能电池与硅太阳能电池相比具有制造面积大、廉价、简易、柔性、半透明等优点，所用有机材料包括有机小分子和高分子材料，其中高分子材料由于其良好加工性能在太阳能电池材料中具有较大的应用前景。

经过这些年的发展，有机太阳能电池的能量转化效率已经超过11％。在有机太阳能电池研究中，提升太阳能电池性能的途径主要包括改善电池结构、改善工艺、合成新材料、添加改性剂或者修饰层等。

有机太阳能电池按照结构可分为肖特基有机电池、双层异质结有机电池和本体异质结有机电池，其中本体异质结有机电池是近年来的研究热点，其将电子给体和受体混合成膜作为电池的活性层或有源层，例如，聚3-己基噻吩(P3HT)为电子给体与富勒烯衍生物(PCBM)作为电子受体的体系。此类有机太阳能电池的结构为柔性基底/ITO(导电玻璃)/活性层/金属电极，通常在电极和活性层之间插入介质层，以缓解电极与活性层之间的能级差，利于电子和的传输，同时减少电子与的复合，提高光生电流，从而提高电池的转化效能。

现有技术中，活性层和介质层多采用溶液法，通过旋涂、喷涂、喷墨打印等方法制备，而电极则主要通过真空蒸镀法制得。

CN106025084A中公开了一种基于ZnO(氧化锌)纳米颗粒阴极介质层的有机太阳能电池及制备方法，其中包括在透明阳极ITO表面通过旋转涂覆、印刷或喷涂阳极介质层PEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸))溶液，并在退火后，通过旋涂或喷涂或自组装或喷墨打印或丝网印刷的方法制备PTB7:PCBM(共轭聚合物:富勒烯衍生物)光活性层的步骤。喷涂、旋涂、喷墨打印均需要较多溶剂，溶剂挥发会对环境造成污染，且现有技术中旋涂工艺制备的活性层面积小，不利于大面积工业制备。