一种聚合物太阳能电池及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种聚合物太阳能电池及其制备方法，所述聚合物太阳能电池包括依次层叠的阳极基底、空穴缓冲层、活性层、反射层、电子缓冲层和阴极，所述反射层的材质包括富勒烯或其衍生物和二氧化钛，所述富勒烯或其衍生物为C60、（6,6）-苯基-C61-丁酸甲酯、C70或6,6-苯基-C71-丁酸甲酯。本发明通过制备对太阳光反射效率高的反射层，提高活性层对太阳光的捕获率及聚合物太阳能电池的光电转换效率，制备方法简单，具有产业化前景。
【专利说明】一种聚合物太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种聚合物太阳能电池及其制备方法。【背景技术】
[0002]1982年，Weinberger等研究了聚乙炔的光伏性质，制造出了第一个具有真正意义上的太阳能电池，但是其光电转换效率极低(10_3%)。紧接着，Glenis等制作了各种聚噻吩的太阳能电池，也面临电池的开路电压极低和光电转换效率低的问题。直到1986年，C.ff.Tang等首次将P型半导体和η型半导体引入双层结构的器件中，使光电流得到极大程度的提高，以此为里程碑，有机聚合物太阳能电池蓬勃发展起来。
[0003]双层结构的聚合物太阳能电池包括正、负电极及其间具有光活性的薄层，即活性层，活性层一般具有由给体(D)和受体(A)组成的体异质结结构，受体材料主要有CdSe、η-聚合物和C6tl及其衍生物PCBM等，PCBM型太阳能电池的正负极分别可为铟锡氧化物(ITO)和具有较低功函数的金属，活性层一般由共轭聚合物与PCBM混合得到，当光透过透明的ITO照射到共轭聚合物分子上时，光子能量大于聚合物带隙时将激发出激子，激子向D/A界面移动，由于D/A能级差别大于激子结合能，导致激子在界面上分离，电子通过PCBM传递到负极，空穴通过聚合物传递到正极ITO从而产生光电流和光电压。
[0004]目前常通过改变活性层材料的结构来增强其对太阳光的吸收率，从而提高能量转换效率，但该方法存在研发成本高，时间长的缺点。而太阳光照射到活性层上时能够被吸收利用的部分所占比例低，大部分穿过电池而得不到利用，因而通过改进电池的组成或结构，提高太阳能电池对太阳光的利用率也是提高能量转换效率的一个重要途径，目前相关的技术较少。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明旨在提供一种聚合物太阳能电池。所述聚合物太阳能电池的活性层与电子缓冲层之间包含材质为富勒烯及其衍生物和金属氧化物二氧化钛的反射层，该反射层中的富勒烯晶体及具有三维网状结构的二氧化钛，可以对穿过活性层的太阳光进行散射和反射，使之回到活性层再次被吸收利用，提高太阳光的吸收利用率及电池的光电转换效率。
[0006]本发明还提供上述聚合物太阳能电池的制备方法。
[0007]本发明提供一种聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底、空穴缓冲层、活性层、反射层、电子缓冲层和阴极，所述反射层的材质包括富勒烯或其衍生物和二氧化钛，所述富勒烯或其衍生物为C6Q、(6，6)-苯基-C61- 丁酸甲酯(PC61BM)X7tl或6，6-苯基-C71- 丁酸甲酯(PC71BM)15
[0008]优选地，所述二氧化钛的粒径为2(T200nm。
[0009]优选地，所述二氧化钛的质量为富勒烯或其衍生物质量的5?15%。
[0010]优选地,所述反射层的厚度为5?40nm。[0011]所述的活性层的材质为MDMO-PPV与PC61BM的混合物，或MEH-PPV与PC61BM的混合物。MDMO-PPV为聚[2-甲氧基，5-(3’，7’ 二甲氧基-辛氧基)]-对苯乙炔，MEH-PPV为聚(2-甲氧基，5- (2-乙基-乙氧基)-对苯乙炔)，均是本领域常用的电子给体材料，PC61BM为(6，6)-苯基461-丁酸甲酯，分子式为C72H14O2，为C6tl的衍生物，是常用的电子传输材料。本发明活性层采用与反射层相似的富勒烯或其衍生物作为主要活性材料，使两个结构层之间不存在能量势垒，促进电子传输。
[0012]优选地，所述MDMO-PPV =PC61BM的重量比为1: f 1:4。更优选地，所述MDMO-PPV:PC61BM的重量比为1:3。
[0013]优选地，所述MEH-PPV =PC61BM的重量比1:1?1:4。更优选地，所述MEH-PPV =PC61BM的重量比为1:3。
[0014]优选地，所述活性层的厚度为8(T300nm。更优选地，所述活性层的厚度为200nm。
[0015]优选地，所述电子缓冲层的材质为氟化锂(LiF)、碳酸锂(Li2CO3)或碳酸铯(Cs2CO3X更优选地，所述电子缓冲层的材质为Cs2C03。
[0016]优选地，所述电子缓冲层的厚度为0.5?10nm。更优选地，所述电子缓冲层的厚度为5nm。
[0017]优选地，所述阴极为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或钼(Pt)。更优选地，所述阴极为铝(Al)。
[0018]优选地，所述阴极的厚度为8(T250nm。更优选地，所述阴极厚度为150nm。
[0019]优选地，所述空穴缓冲层的材质是聚3，4- 二氧乙烯噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)0
[0020]优选地，所述PEDOT =PSS的重量比为2:1?6:1。更优选地，所述PEDOT =PSS的重量比为3:1。
[0021]优选地，所述空穴缓冲层的厚度为2(T80nm。更优选地，所述空穴缓冲层的厚度为40nmo
[0022]优选地，所述阳极基底为带有阳极功能层的玻璃，为铟锡氧化物玻璃(ΙΤ0)、掺氟氧化锡玻璃(FT0)、掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或掺铟的氧化锌玻璃(ΙΖ0)。阳极基底为市场上购买的，规格统一，阳极功能层厚度为120nm。
[0023]本发明进一步提供一种聚合物太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
[0024]取清洗干净后的阳极基底，进行预处理后在阳极基底上旋涂制备空穴缓冲层；
[0025]在空穴缓冲层上旋涂制备活性层；
[0026]然后在活性层上制备反射层:将富勒烯或其衍生物与二氧化钛加入溶剂中，得到混合物，在活性层上旋涂所述混合物，然后在25?10(TC退火5?30min，制备得到反射层；
[0027]在反射层上依次蒸镀制备电子缓冲层和阴极，得到聚合物太阳能电池；所述富勒烯或其衍生物为C6Q、(6，6)-苯基-C61- 丁酸甲酯、C70或6，6-苯基-C71- 丁酸甲酯。
[0028]所述反射层的材质包括富勒烯或其衍生物和二氧化钛。以上制备过程中，在制备反射层时，富勒烯或其衍生物与二氧化钛掺杂的混合物在退火后，富勒烯或其衍生物形成结晶，同时二氧化钛的分散悬浮液(二氧化钛在原料中成团聚状态，在溶剂中被分散)在溶剂被除去后，二氧化钛形成颗粒均匀分布并相互连接的三维网状结构，与富勒烯衍生物结晶一起对太阳光进行反射，提高太阳光的利用率和电池的能量转换效率。[0029]优选地，所述二氧化钛的粒径为2(T200nm。
[0030]优选地，所述二氧化钛的质量为富勒烯或其衍生物质量的5~15%，所述混合物中富勒烯或其衍生物的质量分数为5~40%。
[0031]优选地，所述反射层的厚度为5~40nm。
[0032]优选地，所述溶剂为氯苯、三氯甲烷、二氯甲烷或甲苯。
[0033]优选地，所述反射层的制备中，旋涂的转速为4000-6000转/分钟，时间为l(T60s。
[0034]优选地，所述阳极基底为带有阳极功能层的玻璃，为铟锡氧化物玻璃(ΙΤ0玻璃)、掺氟氧化锡玻璃(FT0玻璃)、掺铝的氧化锌玻璃(ΑΖ0玻璃)或掺铟的氧化锌玻璃(ΙΖ0玻璃)。阳极基底为市场上购买的，规格统一，阳极功能层厚度为120nm。
[0035]优选地，预处理包括氧等离子处理或UV-臭氧处理。其中，所述氧等离子处理时间为5~15min，功率为1(T50W ;所述UV-臭氧处理时间为5~20min。预处理的目的在于改善阳极基底的性能。
[0036]优选地，所述空穴缓冲层的材质是PEDOT和PSS。
[0037]优选地，所述PEDOT =PSS的重量比为2:1~6:1。更优选地，所述PEDOT =PSS的重量比为3:1。 [0038]所述旋涂制备空穴缓冲层的具体操作为:将PEDOT和PSS溶于水，得到PED0T/PSS水溶液，在阳极基底上旋涂PED0T/PSS水溶液后，在10(T20(TC下加热15飞Omin，得到空穴
缓冲层。
[0039]优选地，所述旋涂PEDOT/PSS水溶液后在200°C下加热30min。
[0040]优选地，所述PEDOT/PSS水溶液中，PEDOT与PSS的总质量分数为1%~5%。更优选地，所述PEDOT与PSS的总质量分数为4%。
[0041]优选地，所述空穴缓冲层的厚度控制在2(T80nm。更优选地，所述空穴缓冲层的厚度为40nm。
[0042]优选地，所述旋涂PEDOT/PSS水溶液时的速率为4000-6000转/分钟，时间为10~30s。
[0043]所述的活性层的材质为MDMO-PPV与PC61BM的混合物，或MEH-PPV与PC61BM的混合物。
[0044]优选地，所述的活性层的材质为MDMO-PPV与PC61BM的混合物。
[0045]优选地，所述MDMO-PPV =PC61BM的重量比为1: f 1: 4。更优选地，所述MDMO-PPV:PC61BM的重量比为1:3。
[0046]优选地，所述MEH-PPV =PC61BM的重量比1:1~1: 4。更优选地，所述MEH-PPV =PC61BM的重量比为1:3。
[0047]所述旋涂制备活性层的过程具体为:将所述MDMO-PPV与PC61BM加入有机溶剂中，得到混合溶液，于惰性气体中在空穴缓冲层上旋涂所述混合溶液，然后在5(T200°C下退火5~lOOmin，或者在室温下放置24~48h，制备得到活性层，或者将MEH-PPV与PC61BM加入溶剂中得到混合溶液，于惰性气体中在空穴缓冲层上旋涂所述混合溶液，然后在5(T200°C下退火5~lOOmin，或者在室温下放置24~48h，制备得到活性层。
[0048]优选地，旋涂所述混合溶液后，在200°C下退火5min。
[0049]优选地，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯或氯仿。更优选地，所述有机溶剂为氯苯。
[0050]优选地，所述混合溶液的溶质总质量浓度为8~30mg/ml。更优选地，所述混合溶液的溶质总质量浓度为18mg/ml。
[0051]优选地，所述活性层的厚度为8(T300nm。更优选地，所述活性层的厚度为200nm。
[0052]优选地，制备活性层时，所述旋涂的速率为2000-6000转/分钟，时间为l(T30s。
[0053]优选地,所述电子缓冲层的材质为LiF、Li2CO3或Cs2CO3,更优选地,所述电子缓冲层的材质为Cs2C03。
[0054]优选地，所述电子缓冲层的厚度为0.5~10nm。更优选地，所述电子缓冲层的厚度为5nm。
[0055]优选地，所述蒸镀制备电子缓冲层时采用真空蒸镀，蒸镀时的真空度为5父1(^~2\10，&，蒸镀速率为0.1~lnm/s。
[0056]优选地,所述阴极的材质为Al、Ag、Au或Pt。更优选地,所述阴极的材质为Al。
[0057]优选地，所述阴极的厚度为8(T250nm。更优选地,所述阴极厚度为150nm。
[0058]优选地，所述蒸镀制备阴极时采用真空蒸镀，蒸镀时的真空度为5父1(^~2\10，&，蒸镀速率为I~10nm/s。
[0059]太阳能电池对太阳光的利用是影响能量转换效率的一个重要的因素，目前常用的方法是改变活性层材料的结构来增强其对太阳光的吸收率。
[0060]本发明的聚合物太阳能电池在活性层与电子缓冲层之间制备一层由富勒烯与二氧化钛掺杂形成的反射层。其中，富勒烯易结晶，在制备过程中，反射层中的富勒烯形成晶体结构，对光具有散射和反射作用，可集中光强，并使光反射回到活性层，再度被活性层吸收利用。同时，富勒烯是电子传输材料，活性层也采用富勒烯衍生物作为主要活性材料，与反射层相似，使两者不存在能量势垒，可使电子传输速率得到加强。此外，反射层中掺杂的金属氧化物二氧化钛纳米颗粒材料，是强反射材料，对可见光吸收较少，可进一步加强光的散射和反射，而制备过程中在旋涂后退火适当的时间，使二氧化钛充分结晶，形成的三维网状结构也有利于提高电子的传输速率以及光线的散射吸收，从而改善光电转换效率，而且加入化学性质稳定的二氧化钛可提高器件的稳定性，加上本发明的制备方法易控制、操作简单，使本发明的制备富勒烯与二氧化钛掺杂的聚合物太阳能电池及其制备方法具有产业化应用的前景。
[0061]本发明提供一种聚合物太阳能电池及其制备方法，有如下有益效果:
[0062](I)本发明聚合物太阳能电池中的反射层含有富勒烯及二氧化钛晶体，对穿过活性层的太阳光具有散射和反射作用，使太阳光回到活性层，再度被活性层吸收利用，提高光电转换效率；
[0063](2)本发明的聚合物太阳能电池中反射层与活性层采用相似的富勒烯材料，可改善电子传输速率，利于提高光电转换效率；
[0064](3)本发 明的聚合物太阳能电池具有较高的光电转换效率，制备方法简单易行，适于工业应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0065]图1为本发明的聚合物太阳能电池的结构图，包括依次层叠的阳极基底1、空穴缓冲层2、活性层3、反射层4、电子缓冲层5和阴极6。
[0066]图2为实施例一制备的聚合物太阳能电池及常见聚合物太阳能电池的电流密度-电压曲线，分别对应曲线I和曲线2。
【具体实施方式】
[0067]以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0068]实施例一
[0069]一种聚合物太阳能电池，制备方法包括以下步骤:
[0070](I)先将ITO玻璃，ITO功能层的厚度为120nm，进行光刻处理，按尺寸2X2cm剪裁，光照面积为0.3X0.3cm,依次用洗洁精,去离子水,丙酮，乙醇,异丙醇各超声15min,去除玻璃表面的有机污染物；清洗干净后对ITO玻璃进行氧等离子处理，处理时间为lOmin，功率为25W，然后以5000转/分钟的速率旋涂PEDOT =PSS的重量比为3: 1、质量分数为4%的PEDOT/PSS水溶液，旋涂时间为15s，然后在200°C下加热30min，制备得到空穴缓冲层，厚度为40nm ；
[0071](2)于充满惰性气体的手套箱中，在空穴缓冲层上以4000转/分钟的速率旋涂MDMO-PPV与PC61BM的氯苯溶液，旋涂时间为20s，溶质总质量浓度为18mg/ml，MDMO-PPVIPC61BM的重量比为1:3，旋涂后在200°C下退火5min，制备得到活性层，厚度为200nm ；
[0072](3)将PC61BM与二氧化钛掺杂加入氯苯中混合均匀，得到混合物，TiO2的粒径为20nm,混合物中PC61BM的质量分数为30%，TiO2的质量占PC61BM质量的10%，然后以5000转/分钟的速率旋涂所述混合物，时间为30s，旋涂完成后在70°C退火15min，制备得到反射层，厚度为30nm，该反射层上可观察到二氧化钛三维晶体结构；
[0073](4)最后采用高真空镀膜设备(沈阳科学仪器研制中心有限公司，压强〈IX 10_3Pa，下同)真空蒸镀电子缓冲层Cs2CO3,蒸镀压力为2X 10_4Pa，蒸镀速率为0.2nm/s,厚度为5nm ；然后真空蒸镀阴极Al，蒸镀压力为2X 10_4Pa，蒸镀速率为5nm/s，厚度为150nm，得到聚合物太阳能电池。
[0074]本实施例制备的聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底1、空穴缓冲层2、活性层3、反射层4、电子缓冲层5和阴极6，结构具体为:IT0/(PEDOT:PSS)/(MDMO-PPV:PC61BM)/ (PC61BM:Ti02) /Cs2C03/A1，如图1 所示。
[0075]制备用于对比的常见聚合物太阳能电池，结构可简要表示为:IT0/PED0T:PSS/MDMO-PPV: PC61BM/Cs2C03/A1，依次对应阳极基底、空穴缓冲层、活性层、电子缓冲层和阴极，与实施例1的聚合物太阳能电池比较，只少了反射层，其他各层的组成、厚度及制备方法均一致，为常见结构的聚合物太阳能电池，简称对比电池。
[0076]实施例二
[0077]一种聚合物太阳能电池，制备方法包括以下步骤:
[0078](I)先将IZO玻璃进行光刻处理，IZO功能层的厚度为120nm，按尺寸2X2cm剪裁，光照面积为0.3X0.3cm,依次用洗洁精,去离子水,丙酮，乙醇,异丙醇各超声15min,去除玻璃表面的有机污染物；清洗干净后对IZO玻璃进行氧等离子处理，处理时间为5min，功率为50W，然后以6000转/分钟的速率旋涂PEDOT =PSS的重量比为2: 1、质量分数为5%的PEDOT/PSS水溶液，旋涂时间为30s，然后在200°C下加热15min，制备得到空穴缓冲层，厚度为 80nm ；
[0079](2)于充满惰性气体的手套箱中，在空穴缓冲层上以2000转/分钟的速率旋涂MEH-PPV与PC61BM的氯仿溶液，旋涂时间为10s，溶质总质量浓度为24mg/ml，MEH-PPV:PC61BM的重量比为1:4，旋涂后在100°C下退火20min，制备得到活性层，厚度为160nm ；
[0080](3)将C6tl与二氧化钛掺杂加入三氯甲烷中混合均匀，得到混合物，TiO2的粒径为200nm，混合物中C6tl的质量分数为5%，TiO2的质量占C6tl质量的15%，然后以4000转/分钟的速率旋涂所述混合物，时间为60s，旋涂完成后在25°C退火30min，制备得到反射层，厚度为40nm，该反射层上可观察到二氧化钛三维晶体结构；
[0081](4)最后采用高真空镀膜设备真空蒸镀电子缓冲层LiF，蒸镀压力为5X 10_5Pa，蒸镀速率为0.lnm/s，厚度为0.5nm ;然后真空蒸镀阴极Ag，蒸镀压力为5 X 10_5Pa，蒸镀速率为lnm/s,厚度为80nm,得到聚合物太阳能电池。
[0082]本实施例制备的聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底、空穴缓冲层、活性层、反射层、电子缓冲层和阴极，结构具体为:IT0/(PED0T:PSS)/(MDMO-PPV:PC61BM)/ (C60:TiO2) /LiF/Ag。
[0083]实施例三
[0084]一种聚合物太阳能电池，制备方法包括以下步骤:
[0085](I)先将FTO玻璃进行光刻处理，FTO功能层的厚度为120nm，按尺寸2 X 2cm剪裁，光照面积为0.3X0.3cm,依次用洗洁精,去离子水,丙酮，乙醇,异丙醇各超声15min,去除玻璃表面的有机污染物；清洗干净后对FTO玻璃进行氧等离子处理，处理时间为15min，功率为10W，然后以4000转/分钟的速率旋涂PEDOT =PSS的重量比为5: 1、质量分数为1%的PEDOT/PSS水溶液，旋涂时间为10s，然后在100°C下加热60min，制备得到空穴缓冲层，厚度为 20nm ；
[0086](2)于充满惰性气体的手套箱中，在空穴缓冲层上以6000转/分钟的速率旋涂MEH-PPV与PC61BM的二甲苯溶液，旋涂时间为30s，溶质总质量浓度为16mg/ml，MEH-PPV:PC61BM的重量比为1:3，旋涂后在100°C下退火lOOmin，制备得到活性层，厚度为80nm ；
[0087](3)将C7tl与二氧化钛掺杂加入三氯甲烷中混合均匀，得到混合物，TiO2的粒径为lOOnm，混合物中C7tl的质量分数为40%，TiO2的质量占C7tl质量的5%，然后以6000转/分钟的速率旋涂所述混合物，时间为10s，旋涂完成后在100°C退火5min，制备得到反射层，厚度为5nm，该反射层上可观察到二氧化钛三维晶体结构；
[0088](4)最后采用高真空镀膜设备真空蒸镀电子缓冲层Li2CO3，蒸镀压力为2X 10_3Pa，蒸镀速率为lnm/s，厚度为5nm ;然后真空蒸镀阴极Au，蒸镀压力为2X 10_3Pa，蒸镀速率为IOnm/s,厚度为180nm,得到聚合物太阳能电池。
[0089]本实施例制备的聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底、空穴缓冲层、活性层、反射层、电子缓冲层和阴极，结构具体为:IT0/(PED0T:PSS)/(MDMO-PPV:PC61BM)/ (C70:TiO2) /Li2C03/Au。
[0090]实施例四
[0091]一种聚合物太阳能电池，制备方法包括以下步骤:
[0092](I)先将ITO玻璃进行光刻处理，ITO功能层的厚度为12011111，按尺寸2\2(^剪裁，光照面积为0.3X0.3cm,依次用洗洁精,去离子水,丙酮，乙醇,异丙醇各超声15min,去除玻璃表面的有机污染物；清洗干净后对ITO玻璃进行氧等离子处理，处理时间为lOmin，功率为20W，然后以4500转/分钟的速率旋涂PEDOT =PSS的重量比为6: 1、质量分数为2%的PEDOT/PSS水溶液，旋涂时间为15s，然后在150°C下加热40min，制备得到空穴缓冲层，厚度为 70nm ；
[0093](2)于充满惰性气体的手套箱中，在空穴缓冲层上以5500转/分钟的速率旋涂MDMO-PPV与PC61BM的甲苯溶液，旋涂时间为25s，溶质总质量浓度为8mg/ml，MEH-PPV:PC61BM的重量比为1:2，旋涂后在70°C下退火IOOmin，制备得到活性层，厚度为300nm ；
[0094](3)将PC71BM与二氧化钛掺杂加入三氯甲烷中混合均匀，得到混合物，TiO2的粒径为40nm，混合物中PC71BM的质量分数为10%，TiO2的质量占PC71BM质量的20%，然后以5000转/分钟的速率旋涂所述混合物，时间为50s，旋涂完成后在40°C退火20min，制备得到反射层，厚度为25nm，该反射层上可观察到二氧化钛三维晶体结构；
[0095](4)最后采用高真空镀膜设备真空蒸镀电子缓冲层Cs2CO3,蒸镀压力为2X 10_4Pa，蒸镀速率为0.5nm/s，厚度 为IOnm ;然后真空蒸镀阴极Al，蒸镀压力为2X 10_4Pa，蒸镀速率为2nm/s,厚度为250nm,得到聚合物太阳能电池。
[0096]本实施例制备的聚合物太阳能电池，包括依次层叠的阳极基底、空穴缓冲层、活性层、反射层、电子缓冲层和阴极，结构具体为:ITO/ (PEDOT:PSS) / (MDMO-PPV: PC61BM) /(PC71BM:Ti02) /Cs2C03/A1。
[0097]效果实施例
[0098]采用电流-电压测试仪(美国Keithly公司，型号:2602)及500W氙灯(Osram)与AM 1.5的滤光片组合作为模拟太阳光的白光光源，测试本发明实施例一~四制备的聚合物太阳能电池及对比电池的电流密度与电压关系，实施例一制备的聚合物太阳能电池及对比电池的电流密度-电压曲线见图2，分别对应曲线I和曲线2。由各实施例制备的聚合物太阳能电池及对比电池的电流密度与电压关系曲线，得到短路电流、开路电压、能量转换效率和填充因子等性能数据均列于表1。
[0099]表1本发明的聚合物太阳能电池及对比电池的性能数据
[0100]
【权利要求】
1.一种聚合物太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的阳极基底、空穴缓冲层、活性层、反射层、电子缓冲层和阴极，所述反射层的材质包括富勒烯或其衍生物和二氧化钛，所述富勒烯或其衍生物为c6(l、(6，6)-苯基-C61- 丁酸甲酯、C7tl或6，6-苯基-C71- 丁酸甲酯。
2.如权利要求1所述的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述二氧化钛的粒径为20~200nm。
3.如权利要求1所述的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述二氧化钛的质量为富勒烯或其衍生物质 量的5~15%。
4.如权利要求1所述的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述反射层的厚度为5~40nm。
5.如权利要求1所述的聚合物太阳能电池，其特征在于，所述的活性层的材质为MDMO-PPV与PC61BM的混合物或MEH-PPV与PC61BM的混合物。
6.一种聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 取清洗干净后的阳极基底，进行预处理后在阳极基底上旋涂制备空穴缓冲层； 在空穴缓冲层上旋涂制备活性层； 然后在活性层上制备反射层:将富勒烯或其衍生物与二氧化钛加入溶剂中，得到混合物，在活性层上旋涂所述混合物，然后在25~10(TC退火5~30min，制备得到反射层； 在反射层上依次蒸镀制备电子缓冲层和阴极，得到聚合物太阳能电池，所述富勒烯或其衍生物为C6Q、(6，6)-苯基-C61- 丁酸甲酯、C70或6，6-苯基-C71- 丁酸甲酯。
7.如权利要求6所述的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛的质量为富勒烯或其衍生物质量的5~15%，所述混合物中富勒烯或其衍生物的质量分数为5~40%。
8.如权利要求6所述的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述旋涂制备空穴缓冲层的具体操作为:将PEDOT和PSS溶于水，得到PED0T/PSS水溶液，在阳极基底上旋涂PED0T/PSS水溶液后，在10(T20(TC下加热15~60min，得到空穴缓冲层，所述PEDOT =PSS的重量比为2:1飞:1，所述旋涂的速率为4000-6000转/分钟，时间为l(T30s。
9.如权利要求6所述的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述旋涂制备活性层的过程具体为:将MDMO-PPV与PC61BM或者MEH-PPV与PC61BM加入有机溶剂中，得到混合溶液，于惰性气体中在空穴缓冲层上旋涂所述混合溶液，然后在5(T20(TC下退火5~lOOmin，或者在室温下放置24~48h，制备得到活性层，所述旋涂的速率为2000-6000转/分钟，时间为10~30s。
10.如权利要求6所述的聚合物太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述反射层的制备中，旋涂的转速为4000~6000转/分钟，时间为l(T60s。
【文档编号】H01L51/44GK103700772SQ201210367663
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】周明杰, 王平, 黄辉, 陈吉星 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司