一种金属网格阳极层的柔性聚合物太阳能电池

摘要

本发明涉及一种金属网格阳极层的柔性聚合物太阳能电池，包括柔性基片，阳极层，空穴传输层，活性层，电子传输层和Al电极阴极构成，其特征包括：所述的阳极层是Ag、Cu、Ni一种或几种复合金属线网格材料制成。本发明采用的银铜镍(Ag∶Cu∶Ni)金属网格/LiF复合电极作为阳极、P3HT/PCBM作为活性层制备的柔性太阳能电池与采用普通柔性基板ITO电极制备的电池相比，能够表现出更好的性能，在Ag∶Cu∶Ni金属网格和聚噻吩衍生物掺杂聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)层之间加上一层2nm厚的氟化锂(LiF)层后，改善了PEDOT∶PSS在阳极表面的成膜性，并且有利于增强空穴和电子传输之间的平衡，能量转换效率与普通柔性基板ITO电极的电池相比有显著提高。

主权项

一种金属网格阳极层的柔性聚合物太阳能电池，包括柔性基片，阳极层，空穴传输层，活性层，电子传输层和Al电极阴极构成，其特征包括：所述的阳极层包括Ag、Cu、Ni复合金属线网格材料；所述的复合金属线网格阳极层Ag/Cu/Ni的金属重量比例是3∶1∶1；所述的复合金属线网格阳极层Ag/Cu/Ni的上面覆盖一层LiF层；所述的空穴传输层是旋涂的聚噻吩衍生物掺杂聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS；所述的活性层是旋涂的聚合物P3HT:PCBM薄膜；所述的金属网格阳极层的柔性聚合物太阳能电池的制备方法包括如下步骤：A、制备网格模板：首先将超微粒干板或PCB胶片经激光曝光和显影加工后制成网格图案的网格模板，对网格的线宽、线间距、疏密程度加以调整，得到不同的网格图案；B、在柔性PET基片上制备金属网格：将带有网格图案的模板印制到卤化银感光胶片上，或用激光将网格图案扫描在卤化银感光胶片上；经过显影、定影、固化，在柔性基片上得到金属银、铜、镍网格图案；C、在阳极层上沉积LiF层：用真空蒸镀的方法在金属网格上沉积1‑10nm的LiF层，真空度2×10‑4Pa，蒸镀速度为0.01nm/s；D、旋涂空穴传输层：用旋涂方法将聚噻吩衍生物掺杂聚苯乙烯磺酸溶液PEDOT:PSS旋涂在LiF层上，进行氧离子处理5分钟，在80℃下加热2分钟，待PEDOT:PSS完全干燥后取出待用；E、旋涂活性层聚合物薄膜：选用聚噻吩共轭聚合物P3HT作为电子给体，富勒烯衍生物PCBM为电子受体按重量1∶1的比例混合，采用旋涂的方法成膜，转速为2000r/min，薄膜厚度控制在90‑150nm；F、在活性层聚合物薄膜之上沉积LiF层：采用真空蒸镀的方法在活性层上沉积1.8nm的LiF层，真空度在5×10‑4Pa；G、真空蒸镀Al电极作为阴极：使用掩模板真空蒸镀Al电极层，厚度为100nm，蒸镀速度为0.03‑0.06nm/s；蒸完Al电极后的器件转移到手套箱中，在80℃热处理2分钟，冷却至室温后封装，得到柔性衬底聚合物薄膜太阳能电池；其中还包括：步骤A所述的网格的线宽为1‑20微米、线间距为100‑500微米；在步骤B所述金属银网格图案上化学镀铜，是在25℃条件下用PH值为12.5的化学镀液：硫酸铜60mM/L，三乙醇胺180mM/L，亚铁氰化钾0.002mM/L，镀铜5分钟，得到银铜金属网格图案；在化学镀铜的网格图案上化学镀镍，是在25℃条件下用PH值为12.5的化学镀液：硫酸镍60mM/L，三乙醇胺180mM/L，亚铁氰化钾0.002mM/L，镀镍5分钟，得到银、铜、镍金属网格图案。