[发明专利]一种醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料及其修饰方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物太阳电池材料领域，特别涉及一种醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料及其修饰方法。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的物质基础。近几十年，能源问题一直是举世瞩目的重大问题。无论短时期内常规能源供求关系发生什么变化，从未来较长的时期考虑，目前储量有限的常规能源毫无疑问地会逐步趋于衰减。人类为了生存与可持续发展，必须寻求可替代常规能源的新的能源。利用太阳辐射能是其可供选择的目标之一。人类进入21世纪之后，探索、开发、利用太阳能的步伐和力度都在加大。太阳能作为一种清洁能源，具有取之不尽，用之不竭，并且对生态环境的影响很小，是一种理想的清洁能源。

常规的硅基太阳能光伏发电的研究和应用在过去的几十年中取得了巨大的发展，然而高成本及质量、体积较大等缺点限制了其大范围推广与灵活应用。近年来兴起的聚合物太阳电池光伏技术成为了学术界和工业界关注的焦点，由于其柔性、成本低的明显特点，这一技术能够很好地解决传统光伏技术现存的不足。目前报道的聚合物太阳电池性能的提高主要得益于新型光伏材料的开发和活性层纳米尺度形貌的调控。此外，聚合物太阳电池的性能还器件中电极界面的影响。因此，聚合物太阳电池在活性层和电极间通常具有电极界面修饰层，这些修饰层对于电荷提取和收集起着至关重要的作用。

甲醇钽为无色液体，分子量为336.11，分子式C₅H₁₅O₅Ta，熔点50℃。本发明首次将它用于聚合物太阳能电池，经过一些简单而特殊的处理，发现它是性能很好的阴极修饰层材料。甲醇钽的结构式如图2所示。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料及其修饰方法。

一种醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料，所述醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料为甲醇钽。

一种醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料的修饰方法，通过旋涂将甲醇钽溶液加工在光电活性层或阴极层之上，形成甲醇钽膜，得到阴极修饰层。

所述旋涂的旋涂转速为800rpm～4000rpm。

所述甲醇钽溶液的溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇和水中的一种或多种。

所述甲醇钽溶液中甲醇钽的浓度为0.002mg/mL～2mg/mL。

所述甲醇钽膜的厚度为

本发明的有益效果为：

本发明以甲醇钽为阴极修饰材料，将其引入聚合物太阳能电池中，实现了电子的高效收集，且具有光学间隔作用，增强光吸收，并且与现有的Ca相比，本发明的修饰层具有低的功函数；高的电导和高的电子传输性能，可选择性地收集电子、阻挡空穴且选用溶剂加工的方法，无需蒸镀，工艺简单，成本低廉，实验重复性好，适合于大规模工业化生产等特点。

附图说明

图1为聚合物太阳电池结构示意图；

图中标号：1-衬底；2-透明导电金属氧化物层；3-阳极修饰层；4-光电活性层；5-阴极修饰层；6-低功函阴极层；7-负载或测试装置；8-金属导线；9-入射光；

图2为甲醇钽结构式；

图3为本发明实施例1所得ITO/P3HT:PC₆₀BM/Ca/Al的电流-电压特性曲线；

图4为本发明实施例2所得ITO/PEDOT/P3HT:PC₆₀BM/甲醇钽/Al的电流-电压特性曲线；

图5为本发明实施例3所得ITO/PEDOT/P3HT:PC₆₀BM/甲醇钽/Al的电流-电压特性曲线；

图6为本发明实施例4所得ITO/PEDOT/P3HT:PC₆₀BM/甲醇钽/Al的电流-电压特性曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种醇溶性聚合物太阳电池阴极修饰材料及其修饰方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1(对比例)