專利名稱：一種p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性質(zhì),制造出了第一個(gè)具有真正意義 上的太陽(yáng)能電池，但是當(dāng)時(shí)的光電轉(zhuǎn)換效率極低(10_3% )。緊接著，Glenis等制作了各種聚噻吩的太陽(yáng)能電池，當(dāng)時(shí)都面臨的問題是極低的開路電壓和光電轉(zhuǎn)換效率。直到1986年，C. ff. Tang等首次將p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體引入到雙層結(jié)構(gòu)的器件中，才使得光電流得到了極大程度的提高，從此以該工作為里程碑，有機(jī)P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池蓬勃發(fā)展起來。1992年Sariciftci 等發(fā)現(xiàn)2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1，4_苯乙(MEH-PPV)與復(fù)合體系中存在快速光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，引起了人們的極大興趣，而在1995年，Yu等用MEH-PPV與C60衍生物PCBM混合作為活性層制備了有機(jī)聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。器件在20mW/cm2 430nm的單色光照射下，能量轉(zhuǎn)換效率為2. 9%。這是首個(gè)基于聚合物材料與PCBM受體制備的本體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，并提出了復(fù)合膜中互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念。至此，本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。這種結(jié)構(gòu)也成為目前人們普遍采用的有機(jī)P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。聚合物太陽(yáng)能電池的工作原理主要分為四部分(I)光激發(fā)和激子的形成；(2)激子的擴(kuò)散；⑶激子的分裂；⑷電荷的傳輸和收集。首先，共軛聚合物在入射光照射下吸收光子，電子從聚合物最高占有軌道(HOMO)躍遷到最低空軌道(LUMO)，形成激子，激子在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下擴(kuò)散到給體/受體界面處分離成自由移動(dòng)的電子和空穴，然后電子在受體相中傳遞并被陰極收集，空穴則通過給體相并被陽(yáng)極收集，從而產(chǎn)生光電流，這就形成了一個(gè)有效的光電轉(zhuǎn)換過程。其中，電荷的傳輸和收集是直接影響到最后電池的光電轉(zhuǎn)換效率的，電荷的收集主要通過從活性層的電子和空穴注入到電極中來實(shí)現(xiàn)的，而緩沖層就起到了很重要的作用，由于電子緩沖層一般是金屬化合物(如LiF)，容易造成電極與活性層之間的能帶彎曲，使電子注入勢(shì)壘降低，容易提高電子注入效率，而空穴緩沖層一般采用聚3，4_乙基二氧噻吩(PEDOT)與聚苯磺酸鹽(PSS)的水溶液，這是一種呈酸性的物質(zhì)，而由于聚合物太陽(yáng)能電池一般是用金屬半導(dǎo)體(如IT0)作為陽(yáng)極，再在其上旋涂PEDOT溶液，因此，酸性的溶液容易對(duì)ITO進(jìn)行腐蝕，不利于太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定，破壞陽(yáng)極，另外，PEDOT的制備工藝復(fù)雜，成本較高，制約了日后的商業(yè)化發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定性好、能量轉(zhuǎn)換率高，且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，該電池為層狀結(jié)構(gòu)，且該層狀結(jié)構(gòu)依次為陽(yáng)極基底、P型摻雜層、活性層、電子緩沖層、陰極層，即該電池的結(jié)構(gòu)依次為陽(yáng)極基底/P型摻雜層/活性層/電子緩沖層/陰 極層。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池中，各功能層所用材質(zhì)如下，導(dǎo)電陽(yáng)極基底為銦錫氧化物玻璃(ITO)、摻銦氧化鋅玻璃(IZO)、摻氟氧化錫玻璃(FTO)或摻鋁氧化鋅玻璃(AZO)中的任一種；所述P型摻雜層的材料為2，3，5，6，-四氟_7，7'，8，8'-四氰二甲基對(duì)苯醌(F4-TCNQ)摻雜到4，4'，4 "-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m_MTDATA)、4，4'，4"-三(N，N-二苯基-氨基)三苯胺(NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-I-取代)_N_苯基氨基)三苯胺(IT-NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-2-取代)-N-苯基氨基)三苯胺(2T-NATA)、酞菁銅(CuPc)、N，N，_(1_ 萘基)_N，N’ - 二苯基 _4，4’ -聯(lián)苯二胺(NPB)或 1，I- 二 [4-[N，N/ -二(p-甲苯基)氨基]苯基]環(huán)己烷(TAPC)中的任一種所組成的摻雜混合物；活性層的材料為聚3-己基噻吩(P3HT)、聚[2-甲氧基_5_(3，7. 二甲基辛氧基)對(duì)苯撐乙烯](MDMO-PPV)或聚[2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)聚對(duì)苯乙烯撐](MEH-PPV)分別與C6tl(即60個(gè)碳原子的有機(jī)物)衍生物(PCBM)混合后形成體混合物中的任一種；即P3HT PCBM、MDMO-PPV PCBM或者M(jìn)EH-PPV PCBM混合物中的任一種；其中，P3HT PCBM 混合物中，P3HT PCBM 的質(zhì)量比為 I 0.8-1 I, MDMO-PPV PCBM或者M(jìn)EH-PPV PCBM混合物中，MDMO-PPV PCBM或者M(jìn)EH-PPV PCB的質(zhì)量比均為1:1-1:4;電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)、碳酸鋰(Li2C03)、碳酸銫(Cs2C03)、氮化銫(CsN3)或氟化銫(CsF)中的任一種；陰極層的材料為鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)或鉬(Pt)中的任一種金屬。本發(fā)明的另一目的在于提供上述p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備方法，其工藝步驟如下SI、將陽(yáng)極基底依次在洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇中超聲清洗，去除表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)其進(jìn)行氧等離子處理，然后在功率為10-50W下氧等離子處理時(shí)間為5-15min，或者UV-臭氧處理5_20min ；S2、在陽(yáng)極基底的陽(yáng)極表面厚度為5_80nm的蒸鍍p型摻雜層；S3、在p型摻雜層表面旋涂厚度為80-300nm的活性層，隨后干燥；S4、活性層表面蒸鍍厚度為0. 5-10nm的電子緩沖層；接著在電子緩沖層表面蒸鍍厚度為80-300nm的陰極層；工藝步驟完成后，制得所述P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，通過用中性的p型摻雜材料作為空穴緩沖層，更有利于空穴的注入，提高空穴注入效率；同時(shí)，也有效的避免了空穴緩沖層對(duì)陽(yáng)極的腐蝕，并可更精確的控制膜厚，降低成本的同時(shí)，達(dá)到了提高太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性和能量轉(zhuǎn)換效率的目的。


圖I為本發(fā)明p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝流程圖；圖3為實(shí)施例I的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池IT0基底/F4-TCNQ IT-NATA/P3HT PCBM/LiF/Al 與 對(duì)比例電池ITO 基底/PEDOT PSS/P3HT PCBM/LiF/Al 的電流密度與電壓關(guān)系圖；其中，曲線I為實(shí)施例I的曲線，曲線2為對(duì)比例的曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，如圖I所示，該電池為層狀結(jié)構(gòu)，且該層狀結(jié)構(gòu)依次為陽(yáng)極基底11、P型摻雜層12、活性層13、電子緩沖層14、陰極層15，即該電池的結(jié)構(gòu)依次為陽(yáng)極基底11/P型摻雜層12/活性層13/電子緩沖層14/陰極層15。 該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池中，各功能層所用材質(zhì)如下，導(dǎo)電陽(yáng)極基底為銦錫氧化物玻璃(ITO)、摻銦的氧化鋅玻璃(IZO)、摻氟的氧化錫玻璃(FTO)或摻鋁的氧化鋅玻璃(AZO)中的任一種；所述p型摻雜層的材料為2，3，5，6，-四氟_7，7'，8，8'-四氰二甲基對(duì)苯醌(F4-TCNQ)摻雜到4，4 '，4 "-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m_MTDATA)、4，4'，4"-三(N，N-二苯基-氨基)三苯胺(NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-I-取代)-N-苯基氨基)三苯胺(IT-NATA)、4，4'，4"-三(N-(萘基-2-取代)_N_苯基氨基)三苯胺(2T-NATA)、酞菁銅(CuPc)、N，N，-(1_萘基)4，N，- 二苯基-4，4’ -聯(lián)苯二胺(NPB)或1，I- 二 [4-[N，N' -二(p-甲苯基)氨基]苯基]環(huán)己烷(TAPC)中的任一種所組成的摻雜混合物，即所述P型摻雜層的材料為F4-TCNQ m-MTDATA、F4-TCNQ NATA,F4-TCNQ IT-NATA、F4-TCNQ 2T_NATA、F4_TCNQ NPB 或 F4-TCNQ TAPC 中的任一種；活性層的材料為聚3-己基噻吩(P3HT)、聚[2-甲氧基_5_(3，7. 二甲基辛氧基)對(duì)苯撐乙烯](MDMO-PPV)或聚[2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)聚對(duì)苯乙烯撐](MEH-PPV)分別與C6tl衍生物(PCBM)混合后形成體混合物中的任一種jPP3HT PCBM、MDMO-PPV PCBM或者M(jìn)EH-PPV PCBM混合物中的任一種；其中，P3HT PCBM混合物中，P3HT PCBM 的質(zhì)量比為 I : 0.8-1 I, MDMO-PPV PCBM 或者 MEH-PPV PCBM 混合物中，MDMO-PPV PCBM 或者 MEH-PPV PCB 的質(zhì)量比均為 I :1-1:4;電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)、碳酸鋰(Li2C03)、碳酸銫(Cs2C03)、氮化銫(CsN3)或氟化銫(CsF)中的任一種；陰極層的材料為鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)或鉬(Pt)中的任一種金屬。上述p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備方法，如圖2所示，其工藝步驟如下SI、將陽(yáng)極基底依次在洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇中超聲清洗，去除表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)其進(jìn)行氧等離子處理，然后在功率為10-50W下氧等離子處理時(shí)間為5-15min，或者UV-臭氧處理5_20min ；S2、在陽(yáng)極基底的陽(yáng)極表面厚度為5_80nm的蒸鍍p型摻雜層；S3、在p型摻雜層表面旋涂厚度為80_300nm的活性層，隨后干燥；S4、活性層表面蒸鍍厚度為0. 5-10nm的電子緩沖層；接著在電子緩沖層表面蒸鍍厚度為80-300nm的陰極層；工藝步驟完成后，制得所述P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。上述制備方法的步驟S3中，活性層的材料為溶液混合體系，其溶劑為甲苯、二甲苯、氯苯或氯仿中的一種或兩種混合溶劑；每種體系的總濃度控制在8-30mg/ml,而P3HT PCBM 的質(zhì)量比控制在0. 8 1-1 I 的范圍；MDMO-PPV PCBM或者M(jìn)EH-PPV PCBM的質(zhì)量比控制在I : 1-1 4的范圍；然后在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行旋涂，最后在50-200°C下退火5-100min，或者在室溫下放置24_48h，厚度控制在80_300nm ;優(yōu)選總濃度為10mg/ml的P3HT PCBM氯苯溶液體系，優(yōu)選P3HT PCBM的質(zhì)量比為I : 1，優(yōu)選70°C下退火5min,厚度為lOOnm。本發(fā)明的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，通過用p型摻雜材料代替PEDOT作為空穴緩沖層，用蒸鍍的方法制備在陽(yáng)極導(dǎo)電基底上，P型材料呈中性，可有效的避免了空穴緩沖層對(duì)陽(yáng)極的腐蝕，同時(shí)，蒸鍍的方法可以更好的控制膜厚，精確度可達(dá)lnm，而且，經(jīng)過摻雜的材料，提聞了空穴的遷移率，對(duì)空穴的注入更有利，有效的提聞了器件的穩(wěn)定性和能量轉(zhuǎn)換效率，而P型材料的成本要比合成聚合物的成本要低的多，因此，有利于未來有機(jī)太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I本實(shí)施例中p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)為ITO 基底/F4-TCNQ 1T-NATA/P3HT PCBM/LiF/Al。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝如下I、將ITO基底依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇清洗，且清洗時(shí)各超聲15min,去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)ITO基底的ITO層于功率為50W條件下氧等離子表面處理5min ；2、在ITO基底的ITO表面蒸鍍一層厚度為40nm的p型摻雜層，以F4-TCNQ摻雜到IT-NATA 中，即 F4-TCNQ IT-NATA ;F4_TCNQ 的摻雜比例為 2% ；3、將P3HT PCBM氯苯溶液體系旋涂在p型摻雜層表面，旋涂完后，在70°C下退火15min，制得厚度為IOOnm的活性層；其中，為P3HT PCBM氯苯溶液體系中，溶劑為氯苯，P3HT與PCBM的總濃度為10mg/ml，P3HT PCBM的質(zhì)量比為1:1;4、通過蒸鍍工藝，在活性層表面蒸鍍電子緩沖層，材料為L(zhǎng)iF，厚度為Inm ；5、在活性層表面蒸鍍陰極層，材料為Al，厚度為150nm ；上述制備工藝完成后，得到所需的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。附圖3是實(shí)施例I的制備p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池(結(jié)構(gòu)為IT0基底/F4-TCNQ 1T-NATA/P3HT PCBM/LiF/Al)與對(duì)比例電池(結(jié)構(gòu)為ITO基底/PEDOT PSS/P3HT PCBM/LiF/Al)的電流密度與電壓關(guān)系；其中，曲線I為實(shí)施例I的曲線，曲線2為對(duì)比例的曲線。上述電流密度與電壓的測(cè)試，采用美國(guó)Keithly公司生成的型號(hào)為2602電流-電壓測(cè)試儀進(jìn)行的，測(cè)試工藝為用500W氙燈(Osram)與AM I. 5的濾光片組合作為模擬太陽(yáng)光的白光光源。從圖3中可以看到，對(duì)比例太陽(yáng)能電池的電流密度為5. 69mA/cm2，而實(shí)施例I中p型摻雜層的太陽(yáng)能電池的電流密度提高到了 9. 62mA/cm2 ;這說明，摻雜之后的太陽(yáng)能電池，空穴的注入效率得到提高，有更多的空穴注入到電極，從而被電極收集，最終使太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率得到了增強(qiáng)，對(duì)比例太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率為I. 79%，而實(shí)施例I的太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率為I. 55%。表I :實(shí)施例I和對(duì)比例的光電流測(cè)試數(shù)據(jù)表I
電流密度(mA cm—2)電壓(V)~ 效率(％ ) 填充因子
~曲線 I 97&2065 L79029
~曲線 2 57695761 L55044實(shí)施例2 本實(shí)施例中p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)為AZO 基底/F4-TCNQ NATA/MDM0-PPV PCBM/Cs2C03/Pt。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝如下I、將AZO基底依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇清洗，且清洗時(shí)各超聲15min,去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)AZO基底的AZO層于功率為IOW條件下氧等離子表面處理15min ；2、在AZO基底的AZO表面蒸鍍一層厚度為80nm的p型摻雜層，以F4-TCNQ摻雜到NATA 中，即 F4-TCNQ NATA ;F4_TCNQ 的摻雜比例為 0. 5% ；3、將MDMO-PPV PCBM甲苯溶液體系旋涂在p型摻雜層表面，旋涂完后，在70°C下退火5min，制得厚度為300nm的活性層；其中，為MDMO-PPV PCBM甲苯溶液體系中，溶劑為甲苯，MDMO-PPV與PCBM的總濃度為8mg/ml，MDMO-PPV PCBM的質(zhì)量比為1:4;4、通過蒸鍍工藝，在活性層表面蒸鍍電子緩沖層，材料為Cs2CO3，厚度為0. 5nm ；5、在活性層表面蒸鍍陰極層，材料為Pt，厚度為300nm ；上述制備工藝完成后，得到所需的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。實(shí)施例3本實(shí)施例中p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)為IZO 基底/F4-TCNQ m_MTDATA/P3HT PCBM/CsF/Au。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝如下I、將IZO基底依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇清洗，且清洗時(shí)各超聲15min,去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)IZO基底的IZO層于功率為50W條件下氧等離子表面處理IOmin ；2、在IZO基底的IZO表面蒸鍍一層厚度為5nm的p型摻雜層，以F4-TCNQ摻雜到m-MTDATA 中，即 F4-TCNQ m-MTDATA ；F4-TCNQ 的摻雜比例為 10% ；3、將MEH-PPV PCBM氯苯/甲苯溶液體系旋涂在p型摻雜層表面，旋涂完后，在70°C下退火5min，制得厚度為IOOnm的活性層；其中，為MEH-PPV PCBM氯苯/甲苯溶液體系中，溶劑為氯苯/甲苯混合溶劑，MEH-PPV與PCBM的總濃度為30mg/ml，MEH-PPV PCBM的質(zhì)量比為1:1;4、通過蒸鍍工藝，在活性層表面蒸鍍電子緩沖層，材料為CsF，厚度為IOnm ；5、在活性層表面蒸鍍陰極層，材料為Au，厚度為80nm ；
上述制備工藝完成后，得到所需的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。實(shí)施例4本實(shí)施例中p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)為FTO 基底/F4-TCNQ 2T-NATA/P3HT PCBM/CsN3/A1。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝如下I、將FTO基底依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇清洗，且清洗時(shí)各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)FTO基底的FTO層UV-臭氧表面處理15min ；2、在FTO基底的FTO表面蒸鍍一層厚度為20nm的p型摻雜層，以F4-TCNQ摻雜到 2T-NATA 中，即 F4-TCNQ 2T-NATA ;F4_TCNQ 的摻雜比例為 2% ；3、將P3HT PCBM氯仿溶液體系旋涂在p型摻雜層表面，旋涂完后，在200°C下退火5min，制得厚度為80nm的活性層；其中，為P3HT PCBM氯仿溶液體系中，溶劑為氯仿，P3HT與PCBM的總濃度為8mg/ml, P3HT PCBM的質(zhì)量比為I 0. 8 ；4、通過蒸鍍工藝，在活性層表面蒸鍍電子緩沖層，材料為CsN3，厚度為5nm ；5、在活性層表面蒸鍍陰極層，材料為Pt，厚度為300nm ；上述制備工藝完成后，得到所需的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。實(shí)施例5本實(shí)施例中p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)為ITO 基底/F4-TCNQ NPB/P3HT PCBM/LiF/Al。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝如下I、將ITO基底依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇清洗，且清洗時(shí)各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)ITO基底的ITO層UV-臭氧表面處理20min ；2、在ITO基底的ITO表面蒸鍍一層厚度為40nm的p型摻雜層，以F4-TCNQ摻雜到NPB 中，即 F4-TCNQ NPB ；F4-TCNQ 的摻雜比例為 5% ；3、將P3HT PCBM 二甲苯溶液體系旋涂在p型摻雜層表面，旋涂完后，在室溫下放置48h，制得厚度為120nm的活性層；其中，為P3HT PCBM 二甲苯溶液體系中，溶劑為二甲苯，P3HT與PCBM的總濃度為16mg/ml，P3HT PCBM的質(zhì)量比為1:1;4、通過蒸鍍工藝，在活性層表面蒸鍍電子緩沖層，材料為L(zhǎng)iF，厚度為0. 5nm ；5、在活性層表面蒸鍍陰極層，材料為Al，厚度為IOOnm ；上述制備工藝完成后，得到所需的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。實(shí)施例6本實(shí)施例中p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)為AZO 基底/F4-TCNQ TAPC/MDM0-PPV PCBM/Li2C03/Ag。該p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝如下I、將AZO基底依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇,異丙醇清洗,且清洗時(shí)各超聲15min，去除玻璃表面的有機(jī)污染物，清洗干凈后對(duì)AZO基底的AZO層UV-臭氧表面處理5min ；2、在AZO基底的AZO表面蒸鍍一層厚度為80nm的p型摻雜層，以F4-TCNQ摻雜到TAPC 中，即 F4-TCNQ TAPC ；F4-TCNQ 的摻雜比例為 8% ；3、將MDMO-PPV PCBM 二甲苯溶液體系旋涂在p型摻雜層表面，旋涂完后，在室溫下放置24h，制得厚度為180nm的活性層；其中，為MDMO-PPV PCBM 二甲苯溶液體系中，溶劑為二甲苯，MDMO-PPV與PCBM的總濃度為24mg/ml，MDMO-PPV PCBM的質(zhì)量比為I 2 ；4、通過蒸鍍工藝，在活性層表面蒸鍍電子緩沖層，材料為L(zhǎng)i2CO3，厚度為3nm ；5、在活性層表面蒸鍍陰極層，材料為Ag，厚度為200nm ； 上述制備工藝完成后，得到所需的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的表述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，該電池為層狀結(jié)構(gòu)，其特征在于，該層狀結(jié)構(gòu)依次為陽(yáng)極基底、P型摻雜層、活性層、電子緩沖層、陰極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述陽(yáng)極基底為銦錫氧化物玻璃、摻銦氧化鋅玻璃、摻氟氧化錫玻璃或摻鋁氧化鋅玻璃中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述p型摻雜層的材料為2，3，5，6，_四氟-7,7'，8，8'-四氰二甲基對(duì)苯醌摻雜到4，4'，4"-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、4，4'，4"-三(N，N-二苯基-氨基)三苯胺、4，4'，4"-三(N-(萘基-I-取代)-N-苯基氨基)三苯胺、4，4'，4"-三(N-(萘基-2-取代)-N-苯基氨基)三苯胺、酞菁銅、1^-(1-萘基)4，^-二苯基-4，4’-聯(lián)苯二胺或1，1_ 二 [4-[N，N' - 二(p-甲苯基)氨基]苯基]環(huán)己烷中的任一種所組成的摻雜混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述摻雜混合物中，2，3，5，6，-四氟_7，7'，8，8'-四氰二甲基對(duì)苯醌的摻雜質(zhì)量百分比為0. 5-10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述活性層的材料為聚3-己基噻吩、聚[2-甲氧基-5-(3，7. 二甲基辛氧基)對(duì)苯撐乙烯]或聚[2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)聚對(duì)苯乙烯撐]分別與C6tl衍生物所形成混合物中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述聚3-己基噻吩與C6tl衍生物所形成混合物中，聚3-己基噻吩與C6tl衍生物的質(zhì)量比為I : 0. 8-1 : I ; 所述聚[2-甲氧基-5-(3，7. 二甲基辛氧基)對(duì)苯撐乙烯]與C6tl衍生物所形成混合物中，聚[2-甲氧基-5-(3，7. 二甲基辛氧基)對(duì)苯撐乙烯]與C6tl衍生物的質(zhì)量比為1:1-1:4; 所述聚[2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)聚對(duì)苯乙烯撐]與C6tl衍生物所形成混合物中，聚[2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)聚對(duì)苯乙烯撐]與C6tl衍生物的質(zhì)量比為 1:1-1: 4。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述電子緩沖層的材料為氟化鋰、碳酸鋰、碳酸銫、氮化銫或氟化銫中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述陰極層的材料為鋁、銀、金或鉬中的任一種金屬。
9.一種權(quán)利要求I至8任一所述p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟 [51、對(duì)陽(yáng)極基底表面進(jìn)行清洗處理、干燥后備用； [52、在陽(yáng)極基底的陽(yáng)極層表面蒸鍍p型摻雜層； [ 53、在p型摻雜層表面旋涂活性層，隨后干燥； [54、活性層表面蒸鍍電子緩沖層；接著在電子緩沖層表面蒸鍍陰極層；完后，制得所述P型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中的清洗處理包括 [511、將陽(yáng)極基底依次在洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇中超聲清洗； [512、在陽(yáng)極基底的陽(yáng)極表面進(jìn)行氧等離子或UV-臭氧處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，其公開了一種p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，該電池為層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)依次為陽(yáng)極基底、p型摻雜層、活性層、電子緩沖層、陰極層。本發(fā)明的p型摻雜聚合物太陽(yáng)能電池，通過用中性的p型摻雜材料作為空穴緩沖層，可以提高空穴注入效率；同時(shí)，也有效的避免了空穴緩沖層對(duì)陽(yáng)極的腐蝕，并可更精確的控制膜厚，降低成本的同時(shí)，達(dá)到了提高太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性和能量轉(zhuǎn)換效率的目的。
文檔編號(hào)H01L51/46GK102810638SQ20111014282
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者周明杰, 王平, 黃輝, 馮小明 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司