本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域,涉及有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備方法,特別是一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池及其制備方法。技術(shù)背景隨著能源需求的急劇增加和對(duì)環(huán)境保護(hù)的不斷重視,人們對(duì)于清潔能源的需求越來(lái)越大。太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭、廉價(jià)無(wú)污染,是人類能夠自由加以利用的能源,而太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)能的有效手段。但占主導(dǎo)地位的硅基太陽(yáng)能電池高昂的成本大大阻礙了它的發(fā)展和普及。而有機(jī)材料具有成本低、光吸收系數(shù)高、質(zhì)地輕、柔韌性好、制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),使其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注。有機(jī)太陽(yáng)能電池已成為最有希望的下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)之一,也是世界太陽(yáng)能研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。有機(jī)太陽(yáng)能電池的主要參數(shù)例如填充因子和短路電流密度很大程度上取決于透明電極的串聯(lián)電阻和光透射率。目前在有機(jī)太陽(yáng)能電池里應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的透明電極材料是銦錫氧化物(ITO),之前取得的不少研究成果都是基于ITO透明電極的。但是地球上銦的含量比較低;而且要在襯底上形成ITO電極常用制備工藝(如濺射、熱蒸發(fā)、脈沖激光淀積等)對(duì)設(shè)備有一定的要求,成本也比較昂貴;因而ITO透明電極的成本難以降低,不利于有機(jī)太陽(yáng)能電池的大規(guī)模生產(chǎn)。有機(jī)太陽(yáng)能電池未來(lái)的商業(yè)化趨勢(shì)主要是大面積和柔性化(即可折疊)。而ITO透明電極的易碎性以及在酸性、壓力條件下的不穩(wěn)定性也讓它無(wú)法適應(yīng)有機(jī)太陽(yáng)能電池的商業(yè)化趨勢(shì)。所以人們開(kāi)始積極尋找ITO的替代材料,并做了很多嘗試。不含銦的透明導(dǎo)電氧化物(如稼摻雜氧化鋅(GZO)和鋁摻雜氧化鋅(AZO))、銀納米線、石墨烯和碳納米管都成功被用做有機(jī)太陽(yáng)能電池的透明陽(yáng)極來(lái)替代ITO??墒沁@些方法也有著它們自身的缺陷。盡管GZO和AZO的成本要低于ITO,但是這兩種電極在淀積到襯底上時(shí)依然需要高溫濺射工藝,無(wú)法應(yīng)用到柔性襯底上。而銀納米線、石墨烯和碳納米管的制備工藝通常很復(fù)雜,不適合大規(guī)模器件方面的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于克服ITO電極無(wú)法應(yīng)用到柔性襯底的缺點(diǎn),提供一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備方法,在大大降低電池成本的同時(shí)還能有效適用于卷對(duì)卷大規(guī)模生產(chǎn)工藝。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)關(guān)鍵如下:一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池,自下而上依次包括厚度為1mm的玻璃襯底,厚度為2-10nm的MoO3中間層和厚度為7-13nm的Ag層,厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,厚度為80-100nm的P3HT∶PCBM有效層,厚度為100nm的Al陰極層;Ag本身的柔韌性和高電導(dǎo)率保證了該MoO3/Ag陽(yáng)極能替代ITO適用于基于柔性襯底的有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備;MoO3中間層的引入則可以有效降低所需Ag層厚度,進(jìn)一步減少成本。一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備方法,包括如下步驟:(1)對(duì)玻璃襯底進(jìn)行清洗;(2)把樣品放入集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用熱蒸發(fā)的方式在所述玻璃襯底上蒸鍍厚度為2-10nm的MoO3中間層,金屬室的真空度為5×10-4Pa;(3)用熱蒸發(fā)的方式在所述MoO3中間層上蒸鍍厚度為7-13nm的Ag層,金屬室的真空度為5×10-4Pa;(4)用熱蒸發(fā)的方式在所述Ag層上蒸鍍厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,金屬室的真空度為5×10-4Pa;(5)把3-己基噻吩的聚合物(P3HT)和富勒烯的衍生物(PCBM)分別溶于1,2-氯苯中形成濃度為18mg/ml的溶液,再按體積比1∶0.8配置成混合液;(6)把樣品移至手套箱里的甩膠臺(tái)上,通過(guò)甩膠旋涂上述P3HT∶PCBM混合液的方式在所述MoO3空穴傳輸層上得到厚度為80-100nm的P3HT∶PCBM有效層,甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為1200rpms,時(shí)間為60s;(7)把樣品從手套箱移回集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用電子束蒸發(fā)的方式在所述P3HT∶PCBM有效層上蒸鍍厚度為100nm的Al陰極層,金屬室的真空度為5×10-4Pa;(8)把樣品從金屬室移至手套箱(氮?dú)夥諊?里,進(jìn)行退火操作。退火溫度為140-150℃,時(shí)間為10-15min。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1.由于MoO3和Ag層的制備都采用熱蒸發(fā)工藝,整體工藝溫度不高,所以在淀積到柔性襯底上時(shí),不會(huì)對(duì)襯底產(chǎn)生損傷。2.由于Ag本身的柔韌性和高電導(dǎo)率,使得該MoO3/Ag陽(yáng)極有良好的導(dǎo)電性并能適用于柔性襯底。3.由于MoO3中間層的引入,使所需Ag層厚度大大減少,進(jìn)一步降低了電極的成本。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的以MoO3/Ag為陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池各層位置關(guān)系示意圖;圖2是本發(fā)明的以MoO3/Ag為陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池生長(zhǎng)流程圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:如圖1所示,一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池,它自下而上依次是厚度為1mm的玻璃襯底,厚度為2nm的MoO3中間層和厚度為9nm的Ag層(即電池的陽(yáng)極),厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,厚度為80nm的P3HT∶PCBM有效層,厚度為100nm的Al陰極層。如圖2所示,本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下:步驟1,對(duì)襯底進(jìn)行清洗。把玻璃依次放入去污劑、去離子水、丙酮和乙醇中進(jìn)行超聲清洗,每次超聲15min。步驟2,制備厚度為2nm的MoO3中間層。把上述玻璃用氮?dú)鈽尨蹈桑湃爰傻亩嘣炊嗍义兡は到y(tǒng)的金屬室內(nèi),用熱蒸發(fā)的方式在所述玻璃襯底上蒸鍍厚度為2nm的MoO3中間層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟3,制備厚度為9nm的Ag層。用熱蒸發(fā)的方式在所述MoO3中間層上蒸鍍厚度為9nm的Ag層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟4,制備厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層。用熱蒸發(fā)的方式在所述Ag層上蒸鍍厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,金屬室的真空度為5×10-4Pa步驟5,配置P3HT∶PCBM混合液。把P3HT和PCBM分別溶于1,2-氯苯中形成濃度為18mg/ml的溶液,再按體積比1∶0.8配置成混合液。步驟6,制備厚度為80nm的P3HT∶PCBM有效層。把樣品移至手套箱里的甩膠臺(tái)上,通過(guò)甩膠旋涂上述P3HT∶PCBM混合液的方式在所述MoO3空穴傳輸層上得到厚度為80nm的P3HT∶PCBM有效層,甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為1200rpms,時(shí)間為60s。步驟7,制備厚度為100nm的Al陰極層。把樣品從手套箱移至集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用電子束蒸發(fā)的方式在所述P3HT∶PCBM有效層上蒸鍍厚度為100nm的A1陰極層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟8,對(duì)樣品進(jìn)行退火處理。把樣品從金屬室移至手套箱(氮?dú)夥諊?里,進(jìn)行退火操作。退火溫度為140℃,時(shí)間為10min。實(shí)施例2:如圖1所示,一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池,它自下而上依次是厚度為1mm的玻璃襯底,厚度為10nm的MoO3中間層和厚度為9nm的Ag層(即電池的陽(yáng)極),厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,厚度為100nm的P3HT∶PCBM有效層,厚度為100nm的Al陰極層。如圖2所示,本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下:步驟1,對(duì)襯底進(jìn)行清洗。把玻璃依次放入去污劑、去離子水、丙酮和乙醇中進(jìn)行超聲清洗,每次超聲15min。步驟2,制備厚度為10nm的MoO3中間層。把上述玻璃用氮?dú)鈽尨蹈?,放入集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用熱蒸發(fā)的方式在所述玻璃襯底上蒸鍍厚度為10nm的MoO3中間層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟3,制備厚度為9nm的Ag層。用熱蒸發(fā)的方式在所述MoO3中間層上蒸鍍厚度為9nm的Ag層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟4,制備厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層。用熱蒸發(fā)的方式在所述Ag層上蒸鍍厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,金屬室的真空度為5×10-4Pa步驟5,配置P3HT∶PCBM混合液。把P3HT和PCBM分別溶于1,2-氯苯中形成濃度為18mg/ml的溶液,再按體積比1∶0.8配置成混合液。步驟6,制備厚度為100nm的P3HT∶PCBM有效層。把樣品移至手套箱里的甩膠臺(tái)上,通過(guò)甩膠旋涂上述P3HT∶PCBM混合液的方式在所述MoO3空穴傳輸層上得到厚度為100nm的P3HT∶PCBM有效層,甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為1200rpms,時(shí)間為60s。步驟7,制備厚度為100nT的Al陰極層。把樣品從手套箱移至集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用電子束蒸發(fā)的方式在所述P3HT∶PCBM有效層上蒸鍍厚度為100nm的Al陰極層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟8,對(duì)樣品進(jìn)行退火處理。把樣品從金屬室移至手套箱(氮?dú)夥諊?里,進(jìn)行退火操作。退火溫度為150℃,時(shí)間為15min。實(shí)施例3:如圖1所示,一種基于MoO3/Ag陽(yáng)極的有機(jī)太陽(yáng)能電池,它自下而上依次是厚度為1mm的玻璃襯底,厚度為5nm的MoO3中間層和厚度為11nm的Ag層(即電池的陽(yáng)極),厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,厚度為80nm的P3HT∶PCBM有效層,厚度為100nm的Al陰極層。如圖2所示,本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下:步驟1,對(duì)襯底進(jìn)行清洗。把玻璃依次放入去污劑、去離子水、丙酮和乙醇中進(jìn)行超聲清洗,每次超聲15min。步驟2,制備厚度為5nm的MoO3中間層。把上述玻璃用氮?dú)鈽尨蹈?,放入集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用熱蒸發(fā)的方式在所述玻璃襯底上蒸鍍厚度為5nm的MoO3中間層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟3,制備厚度為11nm的Ag層。用熱蒸發(fā)的方式在所述MoO3中間層上蒸鍍厚度為11nm的Ag層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟4,制備厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層。用熱蒸發(fā)的方式在所述Ag層上蒸鍍厚度為10nm的MoO3空穴傳輸層,金屬室的真空度為5×10-4Pa步驟5,配置P3HT∶PCBM混合液。把P3HT和PCBM分別溶于1,2-氯苯中形成濃度為18mg/ml的溶液,再按體積比1∶0.8配置成混合液。步驟6,制備厚度為80nm的P3HT∶PCBM有效層。把樣品移至手套箱里的甩膠臺(tái)上,通過(guò)甩膠旋涂上述P3HT∶PCBM混合液的方式在所述MoO3空穴傳輸層上得到厚度為80nm的P3HT∶PCBM有效層,甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為1200rpms,時(shí)間為60s。步驟7,制備厚度為100nm的Al陰極層。把樣品從手套箱移至集成的多源多室鍍膜系統(tǒng)的金屬室內(nèi),用電子束蒸發(fā)的方式在所述P3HT∶PCBM有效層上蒸鍍厚度為100nm的A1陰極層,金屬室的真空度為5×10-4Pa。步驟8,對(duì)樣品進(jìn)行退火處理。把樣品從金屬室移至手套箱(氮?dú)夥諊?里,進(jìn)行退火操作。退火溫度為150℃,時(shí)間為10min。對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō),在了解本發(fā)明內(nèi)容和原理后,能夠在不背離本發(fā)明的原理和范圍的情況下,根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變,但是這些基于本發(fā)明的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。