[发明专利]一种倒置聚合物太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种具有倒置结构的聚合物太阳能电池及其制备方法。

背景技术

聚合物太阳能电池是继无机半导体太阳能电池之后光伏发电领域的另一新发现。与传统的无机硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池柔韧性好，可卷曲折叠，而且制作工艺简单，原料易得，成本低，制备过程中也不会产生有毒物质，因而近年来受到了广泛的关注。

现有聚合物太阳能电池的结构一般为：玻璃衬底/阳极/空穴缓冲层/活性层/电子缓冲层/阴极，当光线从底部射入后，穿过玻璃衬底、阳极与空穴缓冲层，到达活性层后，被活性层上的光敏物质吸收利用，产生电子-空穴对，电子与空穴分离后，电子通过电子缓冲层进入阴极，而空穴则通过空穴缓冲层进入阳极，阳极与阴极接通后即产生电流。目前聚合物有机太阳能电池一般结构为玻璃衬底/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al，由于聚苯乙烯磺酸钠（PSS）会对ITO表面产生腐蚀作用，造成了表面缺陷增多，电池的串联电阻增加，导致太阳能电池的转换效率低下，因而近年来又出现了倒置结构的聚合物太阳能电池，其结构为玻璃衬底/阴极/电子缓冲层/活性层/空穴缓冲层/阳极，因此避免了聚苯乙烯磺酸钠对ITO表面的腐蚀，保证了太阳能电池的转换效率。

太阳能电池对太阳光的利用是影响能量转换效率的一个重要的因素，其中活性层是太阳能电池中吸收利用太阳光的主要结构，然而由于目前的倒置聚合物太阳能电池大多以聚3-己基噻吩和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯复合材料（P3HT/PCBM）作为活性层的材质，其对太阳光的利用能力不高，导致目前市面上的倒置聚合物太阳能电池的能量转换效率相对较小。因此非常有必要改善太阳能电池的结构，进一步提高太阳能电池的转换效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有倒置聚合物太阳能电池对太阳光利用率低的技术缺陷，提供一种倒置聚合物太阳能电池，该倒置聚合物太阳能电池采用酞菁类小分子作为空穴缓冲层的材质，利用酞菁类小分子的散射与反射作用使透过活性层的太阳光反射回活性层中，再度被利用，进而提高太阳能电池的转换效率。本发明还提供了该倒置聚合物太阳能电池的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明提供了一种倒置聚合物太阳能电池，依次包括阴极、电子缓冲层、活性层、空穴缓冲层和阳极，所述空穴缓冲层的材质为酞菁类小分子，所述酞菁类小分子为酞菁铜、酞菁锌、酞菁钒或酞菁镁。

优选地，所述阴极为铟锡氧化物玻璃（ITO）、掺氟氧化锡玻璃（FTO）、掺铝的氧化锌玻璃（AZO）或掺铟的氧化锌玻璃（IZO）。

优选地，所述电子缓冲层为氟化锂（LiF）、碳酸锂（Li₂CO₃）或碳酸铯（Cs₂CO₃）。更优选地，所述电子缓冲层为碳酸铯（Cs₂CO₃）。

优选地，所述电子缓冲层的厚度为0.5-10nm。更优选地，所述电子缓冲层的厚度2nm。

优选地，所述活性层的材质为聚3-己基噻吩和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯形成的复合材料（P3HT/PCBM）。更优选地，所述活性层材质中，所述聚3-己基噻吩与[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1：0.8-4。更优选地，所述活性层材质中，所述聚3-己基噻吩与[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量比为1：0.8。

优选地，所述活性层的厚度为80-300nm。更优选地，所述活性层的厚度为200nm。

优选地，所述空穴缓冲层的厚度为20-100nm。更优选地，所述空穴缓冲层的厚度为50-100nm。

优选地，所述阳极为铝（Al）、银（Ag）、金（Au）或铂（Pt）。更优选地，所述阳极为铝（Al）。

优选地，所述阳极的厚度为80-200nm。更优选地，所述阳极的厚度为150nm。