[发明专利]一种垂直结构有机太阳能电池及制备方法

说明书

一种垂直结构有机太阳能电池及制备方法，属于有机太阳能电池领域，本发明包括纵向顺次排列的增透膜层、电池单元组部分、刚性衬底，所述电池单元组部分包括横向层叠设置的至少3个电池单元，各电池单元串联设置；所述电池单元包括顺次设置的ITO/PET衬底、PEDOT:PSS阳极缓冲层、有机活性层、LiF阴极电子传输层和阴极层，其中ITO/PET衬底作为阳极。本发明在阳光斜入射的条件下能够提供更大工作面积，有效提高了阳光的吸收效率，从而达到提高有机太阳能电池光电转换效率的目的。在阳光入射角不理想的情况下可以通过改变器件设置的角度来使器件达到最好的工作状态。

技术领域

本发明属于有机太阳能电池领域。

背景技术

随着传统化石能源的不断消耗和太阳能发电技术的日益成熟，太阳能光伏发电技术变得越来越重要起来。可以预见到，太阳能光伏发电技术将会在世界能源方面占据重要地位，在化石能源枯竭的将来和核能及其他可再生能源成为世界能源的主要生产方式，太阳能电池市场前景广阔。

有机太阳能电池由于其效率转换不高的原因一直很难与晶体硅太阳能电池竞争，但有机太阳能电池由于其存在快速且廉价的制造大面积薄膜的可能，若能够将有机太阳能器件的性能提高，它将具有十分强的竞争力。在现有材料的条件下，改变器件的结构将是达到目的的重要方式。

本发明改变了传统器件横向膜的结构，采用垂直结构，在阳光斜入射的情况下提高了单位面积上器件的工作面积，在不改变器件所使用材料的情况下提高了太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有高性能的垂直结构有机太阳能电池，及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，一种垂直结构有机太阳能电池，其特征在于，包括纵向顺次排列的增透膜层、电池单元组部分、刚性衬底，所述电池单元组部分包括横向层叠设置的至少3个电池单元，各电池单元为串联设置；

所述电池单元包括顺次设置的ITO/PET衬底、PEDOT:PSS阳极缓冲层、有机活性层、LiF阴极电子传输层和阴极层，其中ITO/PET衬底作为阳极。

ITO/PET衬底指在PET基底上溅射氧化铟锡导电薄膜后高温退火得到的透明导电衬底；PEDOT:PSS溶液是PEDOT和PSS两种物质的水溶液，PEDOT是EDOT(3，4-乙烯二氧噻吩单体)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸盐。

电池单元中，各层的厚度为ITO层180nm；PEDOT:PSS层35nm；有机活性层160nm；LiF层80nm；Al电极150nm。

本发明还提供一种垂直结构有机太阳能电池制备方法，包括下述步骤：

1)ITO/PET衬底清洗；

2)在ITO/PET衬底上旋涂PEDOT:PSS阳极缓冲层；

3)在PEDOT:PSS阳极缓冲层上旋涂有机活性层；

4)以LiF作为阴极电子传输层材料，在经步骤3)处理后的衬底上蒸镀LiF；

5)以Al作为阴极的电极材料，在LiF层上蒸镀Al电极，蒸镀时气压低于3×10^-4Pa，制得电池单元薄膜，其阳极为ITO/PET衬底；

5)横向层叠电池单元薄膜，使各电池单元形成串联结构，然后使用透光导电粘合剂使其形成整体；

6)按照预设厚度，横向切割步骤5)所得整体，得到电池单元组部分；

7)将电池单元组部分的下表面附着在刚性衬底上，在电池单元组部分上表面附着玻璃增透膜。

所述步骤6)中，切割形成的切面垂直于相邻电池单元薄膜的接触面。