[发明专利]一种图案化铁电材料修饰的有机太阳能电池及制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池制造领域，更具体地，涉及一种图案化铁电材料修饰的有机太阳能电池及制备方法。一种图案化铁电材料修饰的有机太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤，以ITO导电玻璃作为窗口层，清洗衬底；在衬底基底上面旋涂制备空穴传输层；在空穴传输层上面制备铁电层；在铁电层薄膜上制备活性层，活性层与铁电层形成铁电‑有机复合层；在铁电‑有机复合层上面形成电子注入层；在电子注入层上面蒸镀电极。本发明加入图案化的纳米柱阵列铁电层材料，器件的电流大大提高，增大基底与活跃层的接触面积，缩短了载流子迁移路径，减少了载流子淬灭，有效地提高载流子迁移率；图案化的结构有利于活性层对于光子的吸收，能提高光的吸收率，促进太阳能电池效率的提高。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，更具体地，涉及一种图案化铁电材料修饰的有机太阳能电池及制备方法。

背景技术

传统固态光电器件可以产生的最大电压等于其电子能隙，即使是所谓的串联细胞——其中有一些半导体正-负联结的堆积，其能产生的光电电压也是有限的，因为光穿透的深度是有限的。半导体的光生伏打效应是由宏观不均匀性造成的，产生光伏电压一般不超过半导体的禁带宽度(一般为数伏)。另外，生产晶体硅、GaAs等传统太阳能电池的技术是高能耗、高污染的，因此，导致目前太阳能电池的成本较高，发电价格远远高于火力或水力发电价格。

光伏发电是太阳能利用的一种有效方式，是可再生能源利用中重要的组成部分，也是近年来发展最快、最具活力、最受瞩目的研究领域。目前光伏发电在整个能源结构中所占的比重还很小(不到1％)，其中最主要的原因是成本太高。据统计，传统的晶硅电池组件成本的65％来自硅片，消耗硅资源多，原材料供应紧张，很难适应未来大规模推广应用的需求。而薄膜太阳电池以其自身特殊的优势在近几年得到了迅速发展：薄膜的使用能够很大程度地节省原材料，降低电池成本；可以采用低温制备技术降低能耗，缩短能源回收期；低温技术的采用还使得玻璃、塑料等廉价衬底的使用成为现实；材料和电池同步制备，工艺简单，可以大面积连续化自动生产。

有机太阳能电池是20世纪90年代发展起来的新型太阳能电池，与无机太阳能电池相比，他具有成本低、厚度薄、质量轻、吸光洗漱高、制造工艺简单、可做成大面积柔性器件等特点。但是目前有机太阳电池的转换效率仍然较低且寿命较短，存在着载流子迁移率低、结构无序、高的体电阻以及电池的耐久性差等问题，是有机太阳能电池实用化和产业化的瓶颈。因此如何有效提高有机半导体对太阳光的吸收、提高激子的分离和迁移，减少激子的复合损失，是提高有机太阳能电池性能的一条重要途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种图案化铁电材料修饰的有机太阳能电池及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种图案化铁电材料修饰的有机太阳能电池，包括从下至上的玻璃衬底、空穴传输层、活性层、电子注入层以及电极，所述空穴传输层与所述活性层之间设置有铁电层，所述铁电层与所述活性层组成铁电-有机复合层。在本技术方案中，在有机太阳能电池器件结构中引入铁电层，可利用其强的电极化提供内电场，促进激子分离，降低电子和空穴的复合，从而提升了电池的光电转转效率；将铁电层添加在空穴传输层与活性层之间，活性层与铁电层组成了铁电-有机复合层，避免了化学反应的影响，保证载流子通道的同时也能提高铁电层的性能。

优选地，所述玻璃衬底为ITO导电玻璃，所述ITO导电玻璃的方阻为20Ω/□，所述ITO导电玻璃的规格为1.5cm×1.5cm。ITO导电玻璃的规格为1.5cm×1.5cm，能够保证ITO玻璃表面的有效覆盖面积为1.0cm×1.5cm。

优选地，所述电极为Al材料。