[发明专利]一种共轭聚合物/氧化锌纳米棒异质结太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种共轭聚合物/氧化锌纳米棒异质结太阳能电池的制备方法，该方法以宽禁带半导体纳米棒为基底，在该基底上化学吸附具有合适电子能级结构的两亲性功能基的染料分子，再与共轭聚合物共混，将染料敏化的氧化锌纳米棒与共轭聚合物的共混层刮涂在ITO导电玻璃正极上，再在其上蒸镀Al层作为电池的阴极，在ITO导电玻璃端部留出2～3mm的空穴传输层不刮涂共混层和蒸镀Al层，作为电池阳极的接点，采用本发明方法可大大提高太阳能电池对太阳光的吸收效率，改善共轭聚合物与无机半导体纳米晶的相容性及半导体纳米晶在共轭聚合物中的分散性，提高电荷传输效率，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

主权项

一种共轭聚合物/氧化锌纳米棒异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将Zn盐和碱按OH‑/Zn2+摩尔比10：1～12：1配制成均匀的Zn(OH)42‑水溶液；将丙三醇和水按体积比13：4～13：6混合成复合溶剂，将Zn(OH)42‑水溶液与复合溶剂按体积比1:6~7混合，得到混合溶液，然后按每升混合溶液加入1g～3g的聚丙烯酰胺，在80～100℃下磁力搅拌至完全溶解，超声振荡分散形成前驱体溶液；将前驱体溶液转移至反应釜中，密封，在170～190℃反应5～20h,反应完毕冷却至室温，产物用去离子水反复离心洗涤，氮气保护下干燥，得氧化锌纳米棒；（2）在三口烧瓶中将乙腈和叔丁醇按体积比1:1混合成40ml～50ml混合溶液，将步骤（1）制备的氧化锌纳米棒与Z907染料按质量比18.23:1～20.23:1加到上述混合溶液中，氧化锌纳米棒与乙腈的质量比为1:77～1:79，磁力搅拌均匀并在80～100℃油浴下，冷凝回流6～12个小时，反应结束后从三口烧瓶中取出混合溶液，避光静置12h后，再用等体积比的乙腈和叔丁醇混合溶液作为离心溶剂离心，去掉上层清液，产物用氮气干燥，得到Z907染料敏化的氧化锌纳米棒，避光保存；（3）将Z907染料敏化的氧化锌纳米棒与共轭聚合物P3HT按质量比2:1～4:1溶解在氯苯中， 超声分散混合均匀，Z907染料敏化的氧化锌纳米棒与氯苯的质量比为1:16～1:18； （4）在清洁的ITO导电玻璃正极上均匀刮涂一层80nm厚的PEDOT:PSS空穴传输层，避光阴干，在氩气保护下80℃～100℃，退火30～60分钟，然后再刮涂一层100nm厚步骤（3）制备的Z907染料敏化的氧化锌纳米棒与共轭聚合物P3HT的共混层，在氮气保护下，于140～160℃干燥10～30分钟，再在Z907染料敏化的氧化锌纳米棒与共轭聚合物P3HT的共混层上真空蒸镀Al层作为电池的阴极，且在ITO导电玻璃端部留出2～3mm空穴传输层不刮涂共混层和蒸镀Al层，作为电池阳极的接点。