一種聚合物太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種聚合物太陽能電池，包括陽極基底、活性層、電子緩沖層和陰極，所述聚合物太陽能電池還包括形成于陽極基底及活性層之間的量子阱層，所述量子阱層包括n個依次層疊的勢壘層及n-1個設置于相鄰兩個勢壘層之間的勢阱層，所述n為大于1且小于等于6的整數，所述勢壘層的材料為聚3,4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料，所述勢阱層的材料為功函數為-3.0~2.0V的銫鹽。另，本發明實施例還公開了一種聚合物太陽能電池的制備方法。本發明提供的聚合物太陽能電池，通過調控空穴傳輸速率，有效提高了空穴和電子的復合幾率，最終達到了提高光電轉換效率的目的。
【專利說明】一種聚合物太陽能電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種聚合物太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性質,制造出了第一個具有真正意義上的太陽能電池，但是當時的光電轉換效率極低(10_3%)。緊接著，Glenis等制作了各種聚噻吩的太陽能電池，當時都面臨的問題是極低的開路電壓和光電轉換效率。直到1986年，C.ff.Tang等首次將P型半導體和η型半導體引入到雙層結構的器件中，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，有機聚合物太陽能電池蓬勃發展起來。
[0003]聚合物太陽能電池的工作原理主要分為四部分:(1)光激發和激子的形成；(2)激子的擴散；(3)激子的分裂；(4)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(LUM0)，形成激子，激子在內建電場的作用下擴散到給體/受體界面處分離成自由移動的電子和空穴，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極收集，從而產生光電流。這就形成了一個有效的光電轉換過程。
[0004]其中，激子分離速率是影響轉換效率的一個重要因素，一般空穴傳輸速率比電子傳輸速率要高兩個數量級。傳輸速率的不匹配，是造成光電轉換效率低下的一個重要的原因。
【發明內容】
[0005]鑒于此，本發明實施例旨在提供一種聚合物太陽能電池及其制備方法，通過在活性層與陽極基底之間制備量子 阱層，調節空穴的傳輸速率，使空穴的速率與電子傳輸速率相匹配，使電極收集空穴和電子的效率相匹配，進而提高光電轉換效率。
[0006]本發明實施例提供了一種聚合物太陽能電池，包括陽極基底、活性層、電子緩沖層和陰極，所述聚合物太陽能電池還包括形成于所述陽極基底及所述活性層之間的量子阱層，所述量子阱層包括η個依次層疊的勢壘層及η-1個設置于相鄰兩個勢壘層之間的勢阱層，所述η為大于I且小于等于6的整數，所述勢壘層的材料為聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料，所述勢阱層的材料為功函數為-3.0-2.0eV的銫鹽。
[0007]所述η為大于I且小于等于6的整數。
[0008]當η=2時，量子阱層的結構為:勢壘層/勢阱層/勢壘層。
[0009]當η=3時，量子阱層的結構為:勢壘層/勢阱層/勢壘層/勢阱層/勢壘層。
[0010]當η的取值過大，則會使得量子阱層的厚度過大，從而影響空穴傳輸的效果，不利于提高光電轉換效率，因此η應該取合適的值，本發明中，I < η < 6，η為整數。
[0011]所述勢壘層的材料為聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料。優選地，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為2飛:I。
[0012]所述勢阱層的材料為功函數為-3.0-2.0eV的銫鹽。優選地，所述銫鹽為疊氮化銫(CsN3)、碳酸銫(Cs2CO3)、氯化銫(CsCl)或氧化銫(Cs2O)。
[0013]優選地，所述勢阱層的厚度為l(T50nm/層，所述勢壘層的厚度為l(T50nm/層。
[0014]本發明采用具有空穴傳輸能力的材料聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)作為量子阱的勢壘層材料，可提高空穴傳輸速率，使空穴到達陽極的時間大大縮短，而聚苯磺酸鹽(PSS)可增加水溶性和導電性，有利于空穴傳輸和旋涂工藝。而采用功函數在-3.0-2.0eV的銫鹽作為量子阱的勢阱，可有效限制空穴的傳輸，適當的降低空穴傳輸速率，最終使空穴和電子的傳輸速率達到一致，從而提高發光轉換效率，當空穴到達勢壘的時候，由于勢壘材料采用的PED0T，因此，可以加快沒有被限制的那部分空穴的傳輸速率，有效降低空穴遇到陷阱淬滅的幾率。
[0015]優選地，所述陽極基底為銦錫氧化物玻璃(ΙΤ0)、摻氟氧化錫玻璃(FT0)、摻鋁的氧化鋅玻璃(AZO)或摻銦的氧化鋅玻璃(IZO)。
[0016]優選地，所述活性層為聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)]對苯乙炔(MDMO-PPV)或聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亞苯基乙撐)(MEH-PPV)與[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)形成的混合材料。所述活性層可分別用MDMO-PPV:PC61BM、MEH-PPV:PC61BM表示。更優選地，所述活性層為MDMO-PPV與PC61BM形成的混合材料。
[0017]優選地，所述MDMO-PPV或MEH-PPV與PC61BM的質量比為1:1~1:4。更優選地，所述 MDMO-PPV 或 MEH-PPV 與 PC61BM 的質量比為 1:3。
[0018]優選地，所述活性層的厚度為8(T300nm。更優選地，所述活性層的厚度為200nm。
[0019]優選地，所述電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)、碳酸鋰(Li2CO3)或碳酸銫(Cs2CO3)。更優選地，所述電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)。
[0020]優選地，所述電子緩沖層的厚度為0.5~10nm。更優選地，所述電子緩沖層的厚度為0.7nm。
[0021]優選地，所述陰極為鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)或鉬(Pt)。更優選地，所述陰極為鋁(Al)。
[0022]優選地，所述陰極的厚度為8(T200nm。更優選地，所述陰極的厚度為150nm。
[0023]當n=2時，本發明實施例提供的聚合物太陽能電池的結構為:陽極/勢壘層/勢阱
層/勢壘層/活性層/電子緩沖層/陰極。
[0024]相應地，本發明實施例還提供了一種聚合物太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0025]提供清潔的陽極基底；
[0026]在所述陽極基底上旋涂制備量子阱層，先在所述陽極基底上旋涂制備勢壘層，再在所述勢壘層上旋涂制備勢阱層，依此制備η個依次層疊的勢壘層及η-1個設置于相鄰兩個勢壘層之間的勢阱層，所述η為大于I且小于等于6的整數，所述勢壘層的材料為聚3，4-二氧乙烯噻`吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料，所述勢阱層的材料為功函數為-3.0~2.0V的銫鹽；
[0027]在所述量子阱層上旋涂制備活性層，再在所述活性層上依次蒸鍍制備電子緩沖層和陰極，得到聚合物太陽能電池。
[0028]所述η為大于I且小于等于6的整數。
[0029]當η=2時，量子阱層的結構為:勢壘層/勢阱層/勢壘層。[0030]當n=3時，量子阱層的結構為:勢壘層/勢阱層/勢壘層/勢阱層/勢壘層。
[0031]當η的取值過大，則會使得量子阱層的厚度過大，從而影響空穴傳輸的效果，不利于提高光電轉換效率，因此η應該取合適的值，本發明中，I < η < 6，η為整數。
[0032]所述勢壘層的材料為聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料。優選地，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為2飛:I。
[0033]所述勢阱層的材料為功函數為-3.0-2.0eV的銫鹽。優選地，所述銫鹽為疊氮化銫(CsN3)、碳酸銫(Cs2CO3)、氯化銫(CsCl)或氧化銫(Cs2O)。
[0034]所述旋涂制備勢壘層的操作為:將聚3，4- 二氧乙烯噻吩的質量分數為f 5%的聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT):聚苯磺酸鹽(PSS)水溶液旋涂在陽極基底上，并在10(T200°C下加熱15~60min。
[0035]優選地，所述聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為2飛:I。
[0036]優選地，所述旋涂的速度為200(T6000rpm，時間為5~30s。
[0037]所述旋涂制備勢阱層的操作為:將質量分數為0.5^30%的銫鹽的2-乙氧基乙醇溶液旋涂在勢壘層上，并在5(TlO(TC下加熱5~30min。
[0038]優選地，所述旋涂的速度為200(T8000rpm，時間為5~60s。
[0039]優選地，所述勢阱層的厚度為l(T50nm/層，所述勢壘層的厚度為l(T50nm/層。
[0040]優選地，所述陽極基底為銦錫氧化物玻璃(ΙΤ0)、摻氟氧化錫玻璃(FT0)、摻鋁的氧化鋅玻璃(AZO)或摻銦的氧化鋅玻璃(IZO)。
[0041]陽極基底的清潔操作為:將陽極基底進行光刻處理，剪裁成所需要的大小，依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min。去除玻璃表面的有機污染物，清洗干凈后進行氧等離子處理或UV-臭氧處理。其中氧等離子處理時間為5~15min，功率為1(T50W ；UV-臭氧處理時間為5~20min。經上述處理之后可以平滑陽極基底表面，使陽極基底平整度加強，提聞功函數(約提聞0.1 0.3eV)0
[0042]優選地，所述活性層為MDMO-PPV或MEH-PPV與[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(PC61BM)形成的混合材料。所述活性層分別用MDMO-PPV:PC61BM、MEH-PPV:PC61BM表示。更優選地，所述活性層為MDMO-PPV與PC61BM形成的混合材料。
[0043]所述旋涂制備活性層的具體操作為:在充滿惰性氣體的手套箱中，將溶質總濃度為8~30mg/mL的MDM0_PPV:PC61BM或MEH_PPV:PC61BM溶液旋涂在量子阱層上，并在5(T200°C下退火5~IOOmin或在室溫下放置24~48小時。
[0044]優選地，所述旋涂速度為400(T6000rpm，時間為5~30s。
[0045]優選地，所述MDMO-PPV: PC61BM或MEH-PPV: PC61BM溶液的溶質總濃度為18mg/mL。
[0046]優選地，所述MDMO-PPV或MEH-PPV與PC61BM的質量比為1: f 1: 4。更優選地，所述 MDMO-PPV 或 MEH-PPV 與 PC61BM 的質量比為 1:3。
[0047]優選地，所述MDMO-PPV: PC61BM或MEH-PPV: PC61BM溶液的溶劑為甲苯、二甲苯、氯苯
或氯仿。
[0048]優選地，所述活性層的厚度為8(T300nm。更優選地，所述活性層的厚度為200nm。
[0049]當量子阱層結構為大于I的多周期結構時，在陽極基底上旋涂制備量子阱層的具體過程為:先在陽極基底上旋涂制 備第一勢壘層，再在第一勢壘層上旋涂制備第一勢阱層，再在第一勢阱層上旋涂制備第二勢壘層，在第二勢壘層上旋涂制備第二勢阱層，依此制備η個依次層疊的勢壘層及η-1個設置于相鄰兩個勢壘層之間的勢阱層，最后在第η勢壘層上旋涂制備活性層。
[0050]優選地，所述電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)、碳酸鋰(Li2CO3)或碳酸銫(Cs2CO3)。更優選地，所述電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)。
[0051]優選地，所述電子緩沖層的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為10(T50(TC，真空度為lX10_3lX10_5Pa。
[0052]優選地，所述電子緩沖層的厚度為0.5~10nm。更優選地，所述電子緩沖層的厚度為
0.7nm。
[0053]優選地，所述陰極為鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)或鉬(Pt)。更優選地，所述陰極為鋁(Al)。
[0054]優選地，陰極的厚度為8(T200nm。更優選地，陰極的厚度為150nm。
[0055]優選地，陰極的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為50(Tl000 °C，真空度為I X IO^3I X IO^5Pa0
[0056]實施本發明實施例，具有如下有益效果:
[0057](I)本發明提供的包含量子阱層的聚合物太陽能電池，其量子阱的勢壘采用聚3，4- 二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料，聚3，4- 二氧乙烯噻吩具有空穴傳輸能力，可提高空穴傳輸速率，使空穴到達陽極的時間大大縮短，而聚苯磺酸鹽可增加水溶性和導電性，有利于空穴傳輸和旋涂工藝；
[0058](2)本發明提供的包含量子阱層的聚合物太陽能電池，其量子阱的勢阱采用功函數在-3.0-2.0eV的銫鹽，可有效限制空穴的傳輸，適當的降低空穴傳輸速率，最終使空穴和電子的傳輸速率達到一致，從而提高光電轉換效率；當空穴到達勢壘的時候，由于勢壘材料采用的聚3，4-二氧乙烯噻吩，因此，可以加快沒有被限制的那部分空穴的傳輸速率，有效降低空穴遇到陷阱淬滅的幾率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0059]圖1是本發明實施例1提供的聚合物太陽能電池的結構圖；
[0060]圖2是本發明實施例1提供的聚合物太陽能電池與現有聚合物太陽能電池的電流密度與電壓的關系圖。
【具體實施方式】
[0061]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0062]實施例1
[0063]一種聚合物太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0064]( I)將ITO進行光刻處理，剪裁成所需要的大小，依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機污染物，對清洗干凈后的陽極基底進行氧等離子處理，處理時間為5min，功率為30W ；[0065](2)在經(I)處理的陽極基底上旋涂制備量子阱層:先將聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT):聚苯磺酸鹽(PSS)水溶液旋涂在陽極基底上，并在150°C下加熱30min，得到第一勢壘層，其中，聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為5:1，溶液中聚3，4-二氧乙烯噻吩的質量分數為3.5%，旋涂過程中的速度為4000rpm，時間為15s ;再在該第一勢壘層上旋涂第一勢阱層，將質量分數為1.5%的碳酸銫(Cs2CO3)的2-乙氧基乙醇溶液旋涂在第一勢壘層上，并在70°C下加熱lOmin，得到第一勢阱層，旋涂過程中的速度為4000rpm，時間為30s ;并依此采用相同方法旋涂制備第二勢壘層、第二勢阱層、第三勢壘層，得到量子阱層；
[0066]該量子阱層包括三層勢壘層(PED0T:PSS)和兩層勢阱層(Cs2CO3),具體結構為:PEDOT: PSS/Cs2C03/PED0T: PSS/Cs2C03/PED0T: PSS (n=3 )，勢壘層(PEDOT: PSS)的單層厚度為15nm，勢阱層(Cs2CO3)的單層厚度為20nm ；
[0067](3)在量子阱層上旋涂制備活性層:在充滿氬氣的手套箱中，將溶質總濃度為18mg/mL的MDM0_PPV:PC61BM溶液旋涂在量子阱層上，并在200°C下退火5min，得到厚度為200nm的活性層；其中，MDMO-PPV = PC61BM溶液中MDM0-PPV與PC61BM的質量比為1:3，溶劑為氯苯；旋涂過程中的速度為4500rpm，時間為IOs ；
[0068](4)在活性層上依次蒸鍍制備電子緩沖層和陰極，得到聚合物太陽能電池。電子緩沖層的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為400°C，真空度為lX10_5Pa。陰極的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為800°C，真空度為I X 10_4Pa。
[0069]其中，電子緩沖層的材料為氟化鋰(LiF)，厚度為0.7nm ;陰極為鋁(Al)，厚度為150nmo
[0070]圖1是本實施例的聚合物太陽能電池的結構示意圖。如圖1所示，該聚合物太陽能電池的結構包括，陽極導電基底10，量子阱層20，活性層30，電子緩沖層40和陰極50。其中，量子阱層20，包括三層勢壘層(PED0T:PSS) 21和兩層勢阱層(Cs2CO3) 22，其結構為PEDOT: PSS/Cs2C03/PED0T: PSS/Cs2C03/PED0T: PSS。該聚合物太陽能電池的結構為:ITO 玻璃/PEDOT: PSS/Cs2C03/PED0T: PSS/Cs2C03/PED0T: PSS /MDMO-PPV: PC61BM/LiF/Al。
[0071]圖2是本實施例的聚合物太陽能電池與現有聚合物太陽能電池的電流密度與電壓的關系圖。其中，曲線I為本實施例聚合物太陽能電池的電流密度與電壓的關系圖；曲線2為現有聚合物太陽能電池的電流密度與電壓的關系圖。其中，現有聚合物太陽能電池的結構為:ITO/PEDOT: PSS/MDMO-PPV: PC61BM/LiF/Al。
[0072]從圖2中可以看到，在不同電壓下，本實施例聚合物太陽能電池的電流密度都比現有聚合物太陽能電池的要大，其中在OV電壓下，本實施例聚合物太陽能電池的電流密度為18.95mA/cm2，現有聚合物太陽能電池的電流密度為12.41mA/cm2。這說明，本發明在活性層與陽極之間制備量子阱，可有效調節空穴的傳輸速率，使電極收集空穴和電子的效率相匹配，銫鹽作為勢阱可有效限制空穴的傳輸，適當的降低空穴傳輸速率，最終使空穴和電子的傳輸速率達到一致，從而增強光電轉換效率，現有聚合物太陽能電池的能量轉換效率為
2.88%，而本實施例的聚合物太陽能電池的能量轉換效率為4.63%。
[0073]實施例2
[0074]一種聚合物太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0075]( I)將IZO進行光刻處理，剪裁成所需要的大小，依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機污染物，對清洗干凈后的陽極導電基底進行氧等離子處理，處理時間為5min，功率為30W ；
[0076](2)在經(I)處理的陽極基底上旋涂制備量子阱層:先將聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT):聚苯磺酸鹽(PSS)水溶液旋涂在陽極基底上，并在100°C下加熱60min，得到第一勢壘層，其中，聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為6:1，溶液中聚3，4-二氧乙烯噻吩的質量分數為1%，旋涂過程中的速度為6000rpm，時間為30s ;再在該第一勢壘層上旋涂第一勢阱層，將質量分數為30%的疊氮化銫(CsN3)的2-乙氧基乙醇溶液旋涂在第一勢壘層上，并在100°C下加熱30min，得到第一勢阱層，旋涂過程中的速度為2000rpm，時間為5s ；并依此采用相同方法旋涂制備第二、第三、第四、第五、第六勢壘層和第二、第三、第四、第五勢阱層，得到量子阱層；
[0077]該量子阱層包括六層勢壘層(PED0T:PSS)和五層勢阱層(CsN3),具體結構為:PEDOT: PSS/CsN3/PED0T: PSS/CsN3/PED0T: PSS/CsN3/PED0T: PSS/CsN3/PED0T: PSS/CsN3/PEDOT:PSS (n=6)，勢壘層(PED0T:PSS)的單層厚度為10nm，勢阱層(CsN3)的單層厚度為IOnm ；
[0078](3)在量子阱層上旋涂制備活性層:在充滿氬氣的手套箱中，將溶質總濃度為24mg/mL的MDMO-PPV:PC61BM溶液旋涂在量子阱層上，并在室溫下放置24小時，得到厚度為160nm的活性層；其中，MDMO-PPV = PC61BM溶液中MDM0-PPV與PC61BM的質量比為1:3，溶劑為氯仿；旋涂過程中的速度為4000rpm，時間為30s ；
[0079](4)在活性層上依次蒸鍍制備電子緩沖層和陰極，得到聚合物太陽能電池。電子緩沖層的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為400°C，真空度為lX10_5Pa。陰極的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為800°C，真空度為I X 10_4Pa。
[0080]其中，電子緩沖層的材料為碳酸銫(Cs2CO3),厚度為0.5nm ;陰極為銀(Ag)，厚度為200nm。
[0081 ] 本實施例提供的聚合物太陽能電池的結構為:IZO玻璃/PEDOT: PSS/CsN3/PEDOT:PSS/CsN3/PEDOT:PSS/CsN3/PEDOT:PSS/CsN3/PEDOT:PSS/CsN3/PEDOT: PSS/MDMO-PPV: PC61BM/Cs2C03/Ag。
[0082]實施例3
[0083]一種聚合物太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0084]( I)將FTO進行光刻處理，剪裁成所需要的大小，依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機污染物，對清洗干凈后的陽極基底進行氧等離子處理，處理時間為5min，功率為30W ；
[0085](2)在經(I)處理的陽極基底上旋涂制備量子阱層:先將聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT):聚苯磺酸鹽(PSS)水溶液旋涂在陽極基底上，并在100°C下加熱15min，得到第一勢壘層，其中，聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為2:1，溶液中聚3，4-二氧乙烯噻吩的質量分數為5%，旋涂過程中的速度為2000rpm，時間為5s ;再在該第一勢壘層上旋涂第一勢阱層，將質量分數為0.5%的氧化銫(Cs2O)的2-乙氧基乙醇溶液旋涂在第一勢壘層上，并在50°C下加熱30min，得到第一勢阱層，旋涂過程中的速度為8000rpm，時間為60s ;并在第一勢阱層上采用相同方法旋涂制備第二勢壘層，得到量子阱層；
[0086]該量子阱層包括六層勢壘層(PED0T:PSS)和五層勢阱層(Cs2O),具體結構為:PEDOT: PSS/Cs20/PED0T: PSS (n=2 )，勢壘層(PEDOT: PSS)的單層厚度為 50nm，勢阱層(Cs2O)的單層厚度為40nm ；
[0087](3)在量子阱層上旋涂制備活性層:在充滿氬氣的手套箱中，將溶質總濃度為12mg/mL的MEH_PPV:PC61BM溶液旋涂在量子阱層上，并在100°C下退火lOOmin，得到厚度為200nm的活性層；其中，MEH-PPV = PC61BM溶液中MEH-PPV與PC61BM的質量比為1: 4，溶劑為二甲苯；旋涂過程中的速度為6000rpm，時間為5s ；
[0088](4)在活性層上依次蒸鍍制備電子緩沖層和陰極，得到聚合物太陽能電池。電子緩沖層的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為400°C，真空度為lX10_5Pa。陰極的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為800°C，真空度為I X 10_4Pa。
[0089]其中，電子緩沖層的材料為碳酸鋰(Li2CO3),厚度為5nm ;陰極為金(Au)，厚度為180nm。
[0090]本實施例提供的聚合物太陽能電池的結構為:FTO玻璃/PEDOT: PSS/Cs20/PEDOT: PSS/MEH-PPV: PC61BM/Li2C03/Au。
[0091]實施例4
[0092]一種聚合物太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0093]( I)將AZO進行光刻處理，剪裁成所需要的大小，依次用洗潔精，去離子水，丙酮，乙醇，異丙醇各超聲15min，去除玻璃表面的有機污染物，對清洗干凈后的陽極基底進行氧等離子處理，處理時間為5min，功率為30W ；
[0094](2)在經(I)處理的陽極基底上旋涂制備量子阱層:先將聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT):聚苯磺酸鹽(PSS)水溶液旋涂在陽極基底上，并在120°C下加熱20min，得到第一勢壘層，其中，聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為4:1，溶液中聚3，4-二氧乙烯噻吩的質量分數為3%，旋涂過程中的速度為3500rpm，時間為IOs ;再在該第一勢壘層上旋涂第一勢阱層，將質量分數為4%的氯化銫(CsCl)的2-乙氧基乙醇溶液旋涂在第一勢壘層上，并在70°C下加熱15min，得到第一勢阱層，旋涂過程中的速度為5000rpm，時間為20s ;并依此采用相同方法旋涂制備第二、第三、第四勢壘層和第二、第三勢阱層，得到量子阱層；
[0095]該量子阱層包括四層勢壘層(PED0T:PSS)和三層勢阱層(CsCl)，具體結構為:PEDOT: PSS/CsCl/PEDOT: PSS/CsCl/PEDOT: PSS/CsCl/PEDOT: PSS (n=4)，勢壘層(PEDOT: PSS)的單層厚度為25nm，勢阱層(CsCl)的單層厚度為50nm ;
[0096](3)在量子阱層上旋涂制備活性層:在充滿氬氣的手套箱中，將溶質總濃度為8mg/mL的MDM0_PPV:PC61BM溶液旋涂在量子阱層上，并在200°C下退火5min，得到厚度為300nm的活性層；其中，MDM0-PPV = PC61BM溶液中MDM0-PPV與PC61BM的質量比為1:2，溶劑為甲苯；旋涂過程中的速度為5500rpm，時間為20s ；
[0097](4)在活性層上依次蒸鍍制備電子緩沖層和陰極，得到聚合物太陽能電池。電子緩沖層的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為400°C，真空度為lX10_5Pa。陰極的蒸鍍為真空蒸鍍，蒸鍍溫度為800°C，真空度為I X 10_4Pa。
[0098]其中，電子緩沖層的材料為碳酸銫(Cs2CO3),厚度為IOnm;陰極為鉬(Pt)，厚度為80nm。
[0099]本實施例提供的聚合物太陽能電池的結構為:ΑΖ0玻璃/PEDOT: PSS/CsCl/PEDOT:PSS/CsCl/PEDOT:PSS/CsCl/PEDOT:PSS/MDMO-PPV:PC61BM/Cs2C03/Pt。
[0100]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種聚合物太陽能電池，包括陽極基底、活性層、電子緩沖層和陰極，其特征在于，所述聚合物太陽能電池還包括形成于所述陽極基底及所述活性層之間的量子阱層，所述量子阱層包括η個依次層疊的勢壘層及η-1個設置于相鄰兩個勢壘層之間的勢阱層，所述η為大于I且小于等于6的整數，所述勢壘層的材料為聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料，所述勢阱層的材料為功函數為-3.0-2.0eV的銫鹽。
2.如權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于，所述銫鹽為疊氮化銫、碳酸銫、氯化銫或氧化銫。
3.如權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于，所述聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為2飛:I。
4.如權利要求1所述的聚合物太陽能電池，其特征在于，所述勢阱層的厚度為l0-50nm/層，所述勢壘層的厚度為l0-50nm/層。
5.一種聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供清潔的陽極基底； 在所述陽極基底上旋涂制備量子阱層，先在所述陽極基底上旋涂制備勢壘層，再在所述勢壘層上旋涂制備勢阱層，依此制備η個依次層疊的勢壘層及η-1個設置于相鄰兩個勢壘層之間的勢阱層，所述η為大于I且小于等于6的整數，所述勢壘層的材料為聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽形成的混合材料，所述勢阱層的材料為功函數為-3.0-2.0eV的銫鹽； 在所述量子阱層上旋涂制備活性層，再在所述活性層上依次蒸鍍制備電子緩沖層和陰極，得到聚合物太陽能電池。
6.如權利要求5所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述銫鹽為疊氮化銫、碳酸銫、氯化銫或氧化銫。
7.如權利要求5所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述勢阱層的厚度為l(T50nm/層，所述勢壘層的厚度為l(T50nm/層。
8.如權利要求5所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述旋涂制備勢壘層的操作為:將聚3，4-二氧乙烯噻吩的質量分數為f 5%的聚3，4-二氧乙烯噻吩:聚苯磺酸鹽水溶液旋涂在所述陽極基底上，并在100-200℃下加熱15-60min。
9.如權利要求8所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述聚3，4-二氧乙烯噻吩與聚苯磺酸鹽的重量比為2飛:1。
10.如權利要求5所述的聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述旋涂制備勢阱層的操作為:將質量分數為0.5^30%的銫鹽的2-乙氧基乙醇溶液旋涂在所述勢壘層上，并在5(TlO(TC下加熱5~30min。
【文檔編號】H01L51/48GK103824939SQ201210468064
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優先權日:2012年11月19日
【發明者】周明杰, 王平, 黃輝, 陳吉星 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司