[发明专利]复合电极及其制作方法、太阳能电池及其制作方法

说明书

技术领域

本申请属于大面积柔性光伏器件制备领域，特别是涉及一种复合电极、复合电极的制作方法、太阳能电池，及太阳能电池的制作方法。

背景技术

太阳能作为取之不尽、用之不竭的可再生的绿色能源，成为各国科学界研究的热点。其中，将太阳能转换成电能的太阳能电池成为当今世界上最热门的研究课题之一。

体异质结有机太阳能电池作为新一代太阳能电池的代表同其他类型太阳能电池相比, 具有低温加工，柔性，可大面积印刷和涂膜制备，价格便宜，工艺简单等特点。因此有望大规模制备低成本、轻薄、可卷曲、可灵活使用的太阳能电池。从1995 年，Yu等人首次报道了以聚2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1，4-亚苯基乙撑与富勒烯衍生物PCBM共混膜为活性层制备了体异质结太阳能电池（Bulk-Heterojunction BHJ）以来的近二十年中，有机体异质结太阳能电池获得了巨大的发展。目前，该类型太阳能电池在实验室内已经实现了光电转换效率超过10%，并且不少的实验室也能到达5%-8%的效率。但是目前较高光电转效率的太阳能电池器件都只有几个平方毫米面积，并且是在玻璃基底、惰性气氛、真空蒸镀以及含有稀有元素铟的铟锡氧化物（ITO）为电极的条件下制备的，从而背离了有机太阳能电池发展的初衷。尤其是ITO电极的易脆性、真空沉积制备方法以及资源匮乏等缺点，极大的限制了有机太阳能电池在柔性、低成本等方面的发展。因此，一种可以克服以上缺点的非ITO电极的发展就尤为重要。

近些年来，人们围绕非ITO电极展开了大量研究，绝大多数的电极材料普遍具有低透过率、高方块电阻等缺点，限制了其作为太阳能电池电极的使用。由于高电导聚（3,4-乙撑二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）(HC-PEDOT:PSS)溶液加工的良好成膜性、优异的透过率和空穴传输能力迅速引起了人们的关注，但是其相对较低的电导率以及高的方块电阻仍然限制了其作为电极的应用。一种有效地解决方法是将HC-PEDOT:PSS薄膜铺设在具有高电导率的金属网格上，以HC-PEDOT:PSS作为电极，底部的金属网格作为电流收集层，这样可以将HC-PEDOT:PSS薄膜的方块电阻从几百降低到几十欧姆，并且透过率可以达到70%以上，丹麦科技大学的Frederik C. Krebs教授课题组以此为电极发展的卷对卷方法制备的大面积柔性器件也取得了显著的成果。但是，目前复合电极中的金属网格的线条宽度在几百个微米，其作为太阳能电池电极会带来10-20%的阴影遮挡面积，在很大程度上限制了电池对光的吸收。同时几十欧姆的方块电阻也会造成大面积电池中由于内阻带来的电流损失。再加上金属网格表面凸凹结构以及与器件中有机层之间差的浸润性，会导致器件不平整的表面形貌，从而造成器件内部漏电流的产生。

因此一种高分辨率、低方块电阻、高浸润性的柔性复合电极的产生，是大面积柔性太阳能电池发展的当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分辨率、低方块电阻、高浸润性的柔性复合电极，以及该复合电极的制作方法、应用该复合电极的太阳能电池及其制作方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种复合电极，包括：

柔性透明基底；

形成于所述柔性透明基底上的透明压印胶层；

形成于所述透明压印胶层内的沟槽；

位于所述沟槽内的导电材料，以及

形成于所述透明压印胶层上且与所述导电材料电性接触的导电薄膜层，

所述的导电材料中含有添加剂，该添加剂与所述导电薄膜层之间具有浸润性。

作为本发明的进一步改进，所述的添加剂与所述导电薄膜层的材质相同。

作为本发明的进一步改进，所述的添加剂与所述导电薄膜层的材质为PH1000、 PH500、 石墨烯或碳纳米管。

作为本发明的进一步改进，所述的柔性透明基底选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺。

作为本发明的进一步改进，所述的透明压印胶层选自热塑性、热固性、紫外固化聚合物中的一种。

作为本发明的进一步改进，所述的沟槽的深度介于100 nm-10μm，沟槽的宽度介于500nm-10μm，沟槽的深度小于透明压印胶层的厚度。

相应地，本申请还公开了一种复合电极的制作方法，包括：

（1）在柔性透明基底上形成透明压印胶层；

（2）通过纳米压印技术在透明压印胶层上制作沟槽；

（3）将导电墨水和添加剂的混合溶液铺设于所述沟槽内，进行烧结；

（4）在透明压印胶层上制作导电薄膜层。