一种有机无机杂化太阳能电池及制备工艺

摘要

一种有机无机杂化太阳能电池及制备工艺，属于杂化太阳能电池技术领域。整体结构层次依次为透明导电基底、氧化锌晶种层、一维氧化锌和有机半导体材料混合层、有机半导体层和金属薄膜；依据太阳能电池结构进行逐层制备，在金属薄膜时采用胶带掩膜工艺，本发明所得太阳能电池的光电转化效率得到极大的提高。

主权项

一种有机无机杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于，有机无机杂化太阳能电池，整体结构层次依次为透明导电基底、氧化锌晶种层、一维氧化锌和有机半导体材料混合层、有机半导体层和金属薄膜；其中导电基底上划分为四部分：1、2、3和4，1部分导电基底的导电层被刻蚀掉，其上结构层次依次为氧化锌晶种层(d)、一维氧化锌(c)和有机半导体材料(b)混合层、有机半导体层(b)和金属薄膜(a)；2部分导电基底的导电层(e)上的结构层次为氧化锌晶种层(d)、一维氧化锌(c)和有机半导体材料(b)混合层、有机半导体层(b)和金属薄膜(a)，3部分导电基底的导电层(e)上的结构层次为氧化锌晶种层(d)、一维氧化锌(c)和有机半导体材料(b)混合层、有机半导体层(b)，4部分导电基底的导电层(e)上则为金属薄膜(a)，且4部分的金属薄膜(a)是独立的；包括以下步骤：(1)氧化锌晶种层及一维氧化锌纳米材料的制备：将导电基底一端上的导电层以盐酸溶液刻蚀出一条形状，此部分为导电基底的1，导电基底分别在去离子水、丙酮、异丙醇中超声处理10‑60min；摩尔比为1:1的锌源和氨源加入到乙二醇甲醚中，室温搅拌1‑24h制备晶种溶胶，锌源和氨源的浓度均控制在0.1‑1M；溶胶以1000‑3000rpm旋涂于上述导电基底上，然后在马弗炉中250‑500℃焙烧0.1‑5.0h，冷却至室温得到致密的ZnO晶种层；将涂有晶种层的导电基底倒置于生长液中，80‑95℃下水热反应0.2‑5h，得到ZnO纳米棒薄膜，而后置于马弗炉中于100‑200℃热处理0.2‑5h；水热反应的生长液为摩尔比1:1的锌源和氨源的水溶液，锌源和氨源的浓度均为10‑50mM；(2)旋涂有机半导体：将有机半导体材料超声溶解在溶剂中，配成5‑50mg/ml的溶液，在步骤(2)所得的染料修饰后ZnO纳米棒膜上旋涂，然后置于黑暗密闭的环境中干燥0.2‑10h，干燥过程中有机半导体材料在氧化锌纳米棒间渗透形成活化层；未渗透的部分作为有机半导体层，作为空穴收集层在电池起作用；(3)电池正极和负极的制备：将步骤(2)得到的导电基底的另一端除去其上的氧化锌晶种层、一维氧化锌和有机半导体材料混合层以及有机半导体层，得到导电基底的4，并以胶带遮蔽步骤(2)所得到的有机半导体层上不需要制备金属薄膜的部分，根据需求在上述步骤(2)所制备有机半导体层上留出工作面积，然后在工作面和导电基底的4的导电层上制备金属膜；步骤(1)所述的制备晶种溶胶的锌源为醋酸锌或硝酸锌；氨源为氢氧化四甲铵或乙醇胺；所述的生长液中锌源为硝酸锌或硫酸锌；氨源为环六亚甲基四胺、氨水或氯化铵；步骤(2)所述的溶解有机半导体材料的溶剂为三氯甲烷、邻二氯代苯、氯苯、甲苯、四氢呋喃或二硫化碳。