專利名稱：一種反向結構聚合物太陽電池及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聚合物太陽電池技術領域，特別涉及一種反向結構聚合物太陽電池及其制備方法以及乙酰丙酮氧化鈦作為電子收集層材料在反向結構聚合物太陽電池中的應用。
背景技術：
有機和聚合物薄膜太陽電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡單、可制備成大面積柔性器件等突出優(yōu)點而備受關注。通過優(yōu)化設計合成新型的聚合物給體材料和富勒烯衍生物受體材料以及優(yōu)化活性層中給受體的微相分離結構，使本體異質(zhì)結聚合物太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率顯著提高到5-8%，接近非晶硅電池的水平。但是傳統(tǒng)本體異質(zhì)結聚合物太陽電池因正極接觸的PED0T:PSS會腐蝕ΙΤ0、低功函的負極易氧化，致使電池的穩(wěn)定性不佳，不利于器件的穩(wěn)定性和壽命的提高。因此用穩(wěn)定的電子和空穴收集層修飾的反向結構聚合物太陽電池備受關注。在反向結構聚合物太陽電池中，目前廣泛使用的電子收集層Cs2CO3需要真空蒸鍍或高溫熱退火以分解成Cs2O ；TiOx.ZnO需要溶膠-凝膠化學合成和高溫熱退火以提高遷移率。高溫工藝不利于與柔性塑料太陽電池的制備。如

圖1，反向結構聚合物太陽電池主要包含依次層疊的襯底1，透明導電金屬氧化物電極層2，電子收集層3，光電活性層4，空穴收集層5以及高功函陽極層6等，電池以金屬導線8與負載或測試裝置7連接，入射光9從襯底1方向射入。乙酰丙酮氧化鈦，又名雙(乙?；峄?鈦氧化物，是一種淡黃色固體粉末， 其分子式為CltlH14O5Ti,相對分子量或原子量為沈2. 082，結構如式1所示。其熔點為200°C， 閃點為71. 9°C，在760mmHg下的沸點為187. 6°C ;25°C時蒸汽壓為0. 174mmHg。該材料20°C 時的水溶性為6. 6g/L，同時可溶于異丙醇，苯、甲苯和氯仿等有機溶劑。該材料主要用作樹脂交聯(lián)劑和固化促進劑；用作有機合成催化劑等。
權利要求
1.一種反向結構聚合物太陽電池，包括依次層疊的襯底(1)、透明導電金屬氧化物電極層O)、電子收集層(3)、光電活性層G)、空穴收集層( 和高功函陽極層(6)，其特征在于所述電子收集層為乙酰丙酮氧化鈦膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的反向結構聚合物太陽電池，其特征在于所述乙酰丙酮氧化鈦膜的厚度為10-500A。
3.根據(jù)權利要求1所述的反向結構聚合物太陽電池，其特征在于所述襯底選用玻璃或聚酯薄膜；所述透明導電金屬氧化物電極層為In、Sn、Zn、Cd的氧化物或其復合多元氧化物；所述光電活性層為電子給體和電子受體共混膜；所述空穴收集層為Mo、V、W、M的氧化物或其復合多元氧化物；所述高功函陽極層為Al、Ag、Au或其復合電極。
4.根據(jù)權利要求1所述的反向結構聚合物太陽電池，其特征在于所述光電活性層中， 電子給體材料選自聚(對亞苯基亞乙烯)類、聚(亞芳基亞乙烯基)類、聚(對亞苯基) 類、聚(亞芳基)類、聚噻吩類、聚喹啉類、嚇啉類、酞菁類或者選自由吸電子共軛單元與給電子共軛單元偶聯(lián)組成的共聚物，電子受體材料選自富勒烯或其衍生物、茈或其衍生物、 萘或其衍生物、醌類或者選自III-V族和II-VI族半導體納米晶。
5.根據(jù)權利要求4所述的反向結構聚合物太陽電池，其特征在于所述吸電子共軛單元為吡咯并吡咯二酮、苯并噻二唑或者噻吩并吡咯二酮，所述給電子共軛單元為咔唑、芴、 苯并二噻吩或者二噻吩并苯。
6.權利要求1至5任意一個權利要求所述的反向結構聚合物太陽電池的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)在襯底上制備透明導電金屬氧化物電極層；(2)將乙酰丙酮氧化鈦與溶劑混合形成混合溶液，在透明導電金屬氧化物電極層上旋涂上述混合溶液，經(jīng)烘烤，得到電子收集層；(3)在電子收集層上依次制備光電活性層、空穴收集層和高功函陽極層，得到所述反向結構聚合物太陽電池。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于在制備過程中，利用旋涂的轉(zhuǎn)速來控制乙酰丙酮氧化鈦膜的厚度，轉(zhuǎn)速為800-5000rpm，烘烤的溫度為20_250°C，時間為1分鐘到48 小時。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于步驟(2)中，混合溶液中乙酰丙酮氧化鈦的濃度為2-100mg/mL。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于所述溶劑為異丙醇、異辛醇、乙醇、乙酸乙酯或石油醚中的任意一種或它們的組合。
10.乙酰丙酮氧化鈦作為電子收集層材料在反向結構聚合物太陽電池中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于聚合物太陽電池技術領域的一種反向結構聚合物太陽電池及其制備方法以及乙酰丙酮氧化鈦作為電子收集層材料在反向結構聚合物太陽電池中的應用。本發(fā)明所提供的反向結構聚合物太陽電池，包括依次層疊的襯底、透明導電金屬氧化物電極層、電子收集層、光電活性層、空穴收集層和高功函陽極層，其中，所述電子收集層為乙酰丙酮氧化鈦?？刹捎眯康热芤杭庸さ姆椒ㄖ苽潆娮邮占瘜樱瑢⒁阴１趸佉敕聪蚪Y構聚合物太陽電池中，實現(xiàn)了電子的高效收集；并且與現(xiàn)有的溶膠凝膠法制備的二氧化鈦、氧化鋅相比，本發(fā)明也具有光電轉(zhuǎn)換效率高、工藝簡單，成本低廉，實驗重復性好、適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等特點。
文檔編號H01L51/48GK102364715SQ201110329588
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年10月26日
發(fā)明者張文慶, 徐琦, 李良杰, 譚占鰲 申請人:華北電力大學