[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，传统的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、电子缓冲层及阴极，所述活性层的材料为聚3-己基噻吩与富勒烯的丁酸甲酯的混合物，所述空穴缓冲层的材料包括铼的氧化物、电子缓冲材料及空穴缓冲材料，所述铼的氧化物选自二氧化铼、七氧化二铼、三氧化二铼及氧化二铼中的至少一种，所述电子缓冲材料选自叠氮化铯、氟化锂、碳酸锂及碳酸铯中的至少一种，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。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层的厚度为20nm~80nm。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层中所述铼的氧化物与所述电子缓冲材料的质量比为20:1~1:5，所述空穴缓冲材料与所述电子缓冲材料的质量比为10:1~1:5。

在优选的实施例中，所述电子缓冲层的材料选自叠氮化铯、氟化锂、碳酸锂及碳酸铯中的至少一种。

在优选的实施例中，所述阴极的材料选自铝、银、金及铂中的至少一种。

一种太阳能电池器件的制备方法，包括以下步骤：

将含有铼的氧化物、电子缓冲材料及空穴缓冲材料的悬浮液旋涂在阳极表面制备空穴缓冲层，所述铼的氧化物选自二氧化铼、七氧化二铼、三氧化二铼及氧化二铼中的至少一种，所述电子缓冲材料选自叠氮化铯、氟化锂、碳酸锂及碳酸铯中的至少一种，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；

在所述空穴缓冲层的表面旋涂制备活性层，所述活性层的材料为聚3-己基噻吩与富勒烯的丁酸甲酯的混合物；及

在所述活性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，所述空穴缓冲层的厚度为20nm~80nm。

在优选的实施例中，所述空穴缓冲层中所述铼的氧化物与所述电子缓冲材料的质量比为20:1~1:5，所述空穴缓冲材料与所述电子缓冲材料的质量比为10:1~1:5。

在优选的实施例中，旋涂制备空穴缓冲层时，转速为500rpm~6000rpm，时间为5秒~60秒。

在优选的实施例中，所述含有铼的氧化物、电子缓冲材料及空穴缓冲材料的悬浮液中所述铼的氧化物的质量百分含量为1%~10%，电子缓冲材料的质量分数为0.5~5%。

上述太阳能电池器件及其制造方法，通过制备掺杂的空穴缓冲层，将铼的氧化物加入到常用的空穴缓冲材料聚3,4-二氧乙烯噻吩（PEDOT）与聚苯磺酸盐（PSS）的混合物中，PEDOT有很强的导电性，并具有粘度，而加入了铼氧化物后，由于铼的氧化物功函数都较低（约-5.8eV以下），可使混合的空穴缓冲层的HOMO能级得到降低，使其与活性层的能级更匹配，有利于空穴的注入，而铼的氧化物为晶体结构，对光有散射作用，而且晶体的有序排列，也有利于空穴的传输，同时加入少量的电子缓冲材料，提高空穴缓冲层的LUMO能级，阻挡活性层分离的电子穿越到阳极中，从而太阳能电池器件的能量转换效率较高。

【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的太阳能电池器件及传统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。