一種有機薄膜太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機薄膜太陽能電池及其制備方法，該太陽能電池結構從下到上依次為襯底、透明導電陽極ITO、陽極緩沖層、光活性層、陰極緩沖層和金屬陰極，所述光活性層中摻有質量比為0.03-6%的紫外敏感膠；所述紫外敏感膠為自由基型紫外敏感膠和陽離子型紫外敏感膠的混合體系。本發(fā)明解決了有機薄膜太陽能電池的陽極緩沖層與光活性層之間附著性差的問題，增加了陽極緩沖層與光活性層之間的界面匹配性，同時改善了器件的耐高低溫特性，特別是耐高溫能力，提高了器件的工作壽命。
【專利說明】一種有機薄膜太陽能電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于有機聚合物光伏器件或有機半導體薄膜太陽能電池領域，具體涉及一種有機薄膜太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]能源緊缺和環(huán)境惡化等問題已經成為人類生存和發(fā)展所面臨的重要問題。人類過度開發(fā)有限的不可再生能源，使人類目前所依賴的傳統(tǒng)能源如煤炭、石油和天然氣等出現(xiàn)資源枯竭，并由此產生的全球能源爭奪戰(zhàn)日益進入白熱化階段。眾所周知，清潔能源的種類有風能、水能、地熱能和太陽能等，但前三者受限于地域或開發(fā)成本，目前并未大面積推廣使用。而太陽能占有地球總能量的99%以上，并且沒有污染，成為科學家開發(fā)和利用的新能源之一。雖然硅單晶太陽能電池能量轉換效率很高并且技術較為成熟，但其加工工藝非常復雜，材料要求苛刻且不易進行大面積柔性加工，以及某些材料具有毒性使制備成本居高不下。有機薄膜太陽能電池以其材料合成容易，原料來源廣泛、制作工藝簡單且成本低廉、耗能少、可制作柔性器件以及易于大規(guī)模生產等優(yōu)勢，獲得了科學家的高度重視和濃厚興趣。
[0003]通過近年來的發(fā)展，有機薄膜太陽能電池的能量轉換效率有了突飛猛進的提高，不斷接近15%的實用化的水平。然而有機薄膜太陽能電池的使用壽命偏低，一直是阻礙其市場化發(fā)展的瓶頸。由于現(xiàn)實使用環(huán)境的復雜，有機薄膜太陽能器件需要有很好的耐高低溫特性和耐水氧特性，甚至對于柔性器件來說的彎曲、彎折特性。陽極緩沖層與光活性層的界面失配，是器件穩(wěn)定性差的眾多原因之一。由于通常采用的PEDOT =PSS陽極緩沖層是親水性的，而光活性層通常是疏水性的，導致了陽極緩沖層與光活性層結合力差，受熱或受冷使界面應力發(fā)生變化時極易發(fā)生脫離、剝落的現(xiàn)象，使器件性能迅速衰減。如何解決陽極緩沖層與光活性層界面的附著力問題，對增加有機薄膜太陽能電池的工作穩(wěn)定性、提高器件的壽命起著十分重要的作用。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種有機薄膜太陽能電池及其制備方法，目的是解決有機薄膜太陽能電池的陽極緩沖層與光活性層之間附著性差的問題，增加陽極緩沖層與光活性層之間的界面匹配性，同時改善有機薄膜太陽能電池的耐高低溫特性，特別是耐高溫能力，提高有機薄膜太陽能電池的工作壽命。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]一種有機薄膜太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池結構從下到上依次為襯底、透明導電陽極IT0、陽極緩沖層、光活性層、陰極緩沖層和金屬陰極，所述光活性層中摻有質量比為0.03-6%的紫外敏感膠；所述紫外敏感膠為自由基型紫外敏感膠和陽離子型紫外敏感膠的混合體系。
[0007]進一步地，所述自由基型紫外敏感膠原料包括97-99.5%的基礎樹脂、0.2-1%的單體、0.1-1%的光引發(fā)劑和0.2-2%的光敏劑以及助劑；所述陽離子型紫外敏感膠原料包括97-99.5%的陽離子單體、0.4-2%的稀釋劑和0.1-2%的陽離子光引發(fā)劑。
[0008]進一步地，所述基礎樹脂包括不飽和聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂和多硫醇-多烯體系；所述單體包括苯乙烯及其衍生物、單官能團或多官能團丙烯酸酯；所述光引發(fā)劑包括安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚和乙酰苯衍生物；光敏劑包括二苯甲酮、硫雜蒽醌和米蚩酮；助劑包括增塑劑、觸變劑、填充劑、防靜電劑、阻燃劑和偶聯(lián)劑；所述陽離子單體包括環(huán)氧樹脂或改性環(huán)氧樹脂或含氟以及不含氟的混合樹脂或者脂肪族和雙酚D-型混合環(huán)氧樹脂；所述稀釋劑包括活性環(huán)氧樹脂稀釋劑以及環(huán)醚、環(huán)內酯、乙烯基醚單體作為光固化樹脂的稀釋劑；所述陽離子光引發(fā)劑有二芳基碘鎗鹽、三芳基碘鎗鹽、二芳基硫鐵鹽、二芳基砸鐵鹽。
[0009]進一步地，所述丙烯酸系樹脂包括聚酯-丙烯酸酯、環(huán)氧-丙烯酸酯、氨基甲酸酯-丙烯酸酯和聚醚-丙烯酸酯。
[0010]進一步地，所述多硫醇-多烯體系為下列結構式的物質:
[0011]
【權利要求】
1.一種有機薄膜太陽能電池，其特征在于，該太陽能電池結構從下到上依次為襯底(I)、透明導電陽極IT0(2)、陽極緩沖層(3)、光活性層(4)、陰極緩沖層(5)和金屬陰極(6)，所述光活性層(4)中摻有質量比為0.03-6 %的紫外敏感膠；所述紫外敏感膠為自由基型紫外敏感膠和陽離子型紫外敏感膠的混合體系。
2.根據(jù)權利要求1所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述自由基型紫外敏感膠原料包括97-99.5 %的基礎樹脂、0.2-1 %的單體、0.1-1 %的光引發(fā)劑和0.2-2 %的光敏劑以及助劑；所述陽離子型紫外敏感膠原料包括97-99.5 %的陽離子單體、0.4-2 %的稀釋劑和0.1-2 %的陽離子光引發(fā)劑。
3.根據(jù)權利要求2所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述基礎樹脂包括不飽和聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂和多硫醇-多烯體系；所述單體包括苯乙烯及其衍生物、單官能團或多官能團丙烯酸酯；所述光引發(fā)劑包括安息香及其衍生物安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚和乙酰苯衍生物；光敏劑包括二苯甲酮、硫雜蒽醌和米蚩酮；助劑包括增塑劑、觸變劑、填充劑、防靜電劑、阻燃劑和偶聯(lián)劑；所述陽離子單體包括環(huán)氧樹脂或改性環(huán)氧樹脂或含氟以及不含氟的混合樹脂或者脂肪族和雙酚D-型混合環(huán)氧樹脂；所述稀釋劑包括活性環(huán)氧樹脂稀釋劑以及環(huán)醚、環(huán)內酯、乙烯基醚單體作為光固化樹脂的稀釋劑；所述陽離子光引發(fā)劑有二芳基碘鎗鹽、三芳基碘鎗鹽、三芳基硫鎗鹽、三芳基硒鎗鹽。
4.根據(jù)權利要求3所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述丙烯酸系樹脂包括聚酯-丙烯酸酯、環(huán)氧-丙烯酸酯、氨基甲酸酯-丙烯酸酯和聚醚-丙烯酸酯。
5.根據(jù)權利要求4所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述多硫醇-多烯體系為下列結構式的物質:
6.根據(jù)權利要求1-5任一所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述混合體系原料包括環(huán)氧樹脂E-51，二芳基碘鎗鹽和二異丙基噻唑酮。
7.根據(jù)權利要求1一5任一所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述混合體系原料包括雙酚A環(huán)氧樹脂，硫鎗離子六氟磷酸鹽和硫鎗離子六氟銻酸鹽，丁基縮水甘油醚，長碳鏈縮水甘油醚，羥基單體，二官能和三官能的聚己內酯多元醇。
8.根據(jù)權利要求1一5任一所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述混合體系原料包括三縮四乙二醇二甲基丙烯酸酯，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基-3’，4’_環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯，a -羥基環(huán)己基苯酮，2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮，安息香二甲醚，六氟磷酸二苯基碘鎗鹽。
9.根據(jù)權利要求1一5任一所述的有機薄膜太陽能電池，其特征在于，所述混合體系原料包括2-乙二醇烯丙基醚，環(huán)氧丙烯酸樹脂，二甲苯基碘鎗鹽，2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮，2-羥基-2-甲基苯丙酮。
10.一種有機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: ①先對預先制備好透明導電陽極ITO的襯底進行清洗，清洗后干燥； ②在透明導電陽極ITO表面旋轉涂覆、印刷或噴涂陽極緩沖層，并將所形成的薄膜進行退火處理； ③在陽極緩沖層表面旋轉涂覆、印刷或噴涂摻有質量比為0.03-6 %的紫外敏感膠的光活性層，并將所形成的薄膜進行退火處理，所述紫外敏感膠為自由基型紫外敏感膠和陽離子型紫外敏感膠的混合體系； ④對步驟③得到的光活性層進行紫外光處理； ⑤在光活性層表面蒸鍍、旋轉涂覆或噴涂陰極緩沖層； ⑥在陰極緩沖層表面蒸鍍金屬陰極。
【文檔編號】H01L51/46GK103594628SQ201310589687
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】于軍勝, 王煦, 李 杰, 王瀚雨 申請人:電子科技大學