太陽(yáng)能電池緩沖層性能的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以聚苯乙烯(PS)小球?yàn)槟０?，改?003太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層性能的制備方法，屬于太陽(yáng)能電池光伏領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)研究表明，全世界的能源儲(chǔ)備如煤炭資源和石油資源只能夠供人類使用五十至七十年。因此，人類把越來越多的關(guān)注目光聚焦于理論上取之不盡用之不竭的太陽(yáng)能上來，使其成為近幾十年來，研究的熱門課題之一。其中聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池是眾多光伏電池中重要的一員，得到認(rèn)證的轉(zhuǎn)換率已達(dá)11.1%，聚合物太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)通常包括五個(gè)部分:接受空穴的陽(yáng)極、傳輸空穴的過渡層陽(yáng)極緩沖層、吸收太陽(yáng)光的有機(jī)光敏活性層、傳輸電子的過渡層陰極緩沖層和接受電子的陰極。其中陽(yáng)極、光敏層、陰極是必需的，任何一個(gè)聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池都少不了這三部分。陽(yáng)極緩沖層和陰極緩沖層并非是必需的，但是加入這兩層之后能使得聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率得到極大的改善，因此這兩層基本上都會(huì)出現(xiàn)在電池器件中。
[0003]陽(yáng)極緩沖層一般就是指光敏層與陽(yáng)極之間的緩沖層。在正置太陽(yáng)能電池中，它插入在光敏層與透明電極之間。在倒置太陽(yáng)能電池中，它是插入在光敏層與金屬電極之間。陽(yáng)極緩沖層的禁帶寬度大于3.0eV，在可見光范圍透光率很高，基本不影響從透明電極進(jìn)入的光通過它發(fā)生大量損耗，能夠保障足夠的光進(jìn)入光敏層。它能有效地傳輸空穴到陽(yáng)極并且阻擋電子向陽(yáng)極傳輸。它有合適的能級(jí)，能夠和光敏層的電子給體材料以及陽(yáng)極的能帶合理的匹配。它有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，不與光敏層材料以及陽(yáng)極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此一些寬禁帶、高功函數(shù)的P型金屬氧化物半導(dǎo)體如N1，Mo03，V205，胃03等，其較好的機(jī)械特性、較低的成本、簡(jiǎn)易的制備、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、良好的電子阻擋能力等等優(yōu)點(diǎn)用，并得到研究與開發(fā)者的廣泛關(guān)注。
[0004]Mo03材料的禁帶寬度是3.2eV，在可見光范圍內(nèi)透光率很高，在FT0玻璃基片上鍍制Mo03薄膜，以期達(dá)到基本不發(fā)生光損耗，能夠保證足夠的光進(jìn)入光敏層，且能有效傳輸空穴到陽(yáng)極并且阻擋電子向陰極傳輸?shù)哪康?。傳統(tǒng)方法利用溶膠凝膠法制備的Mo03薄膜，存在著不能顯著改善光的透過率以及空穴的傳輸效率；利用以聚苯乙烯(PS)小球?yàn)槟０宸ㄖ苽銶o03薄膜，具有尺寸穩(wěn)定且大小均一的核殼結(jié)構(gòu)，可以很好的改善光的透過率以及空穴的傳輸效率，是一種可靠有效的制備應(yīng)用于太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步改善光的透過率以及空穴的傳輸效率的11003太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層性能的制備方法。
[0006]為了達(dá)成上述目的，提供了一種改善Mo03太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層性能的制備方法，包括以下步驟:制備將濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，通過陽(yáng)離子交換法制成鉬酸水溶液；用濃鹽酸(濃度36% -38% )調(diào)節(jié)其體系pH值至0.5?3之間；將聚苯乙烯(PS)小球在乙二醇甲醚和環(huán)己烷的混合溶液中分散溶脹以后，在攪拌的條件下加入陽(yáng)離子表面活性劑，其中PS小球與陽(yáng)離子表面活性的質(zhì)量比為1:0.5?10，陽(yáng)離子表面活性劑主要為季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑，具有較好的水溶性，耐酸堿；把PS小球的溶脹液加入到鉬酸鹽水溶液中，隨后加入穩(wěn)定劑，其中鉬酸溶液、PS小球的溶脹液與穩(wěn)定劑的體積比為1:0.05?2.0:0.1?1.0 ;為了得到平滑的Mo03薄膜，加入少量的PEDOT:PSS到鍍膜液中；將FT0玻璃基片處理使其清潔；用所得溶膠在FT0玻璃基片上鍍膜，于60?80°C干燥5?40min ;并且將保溫處理后的鍍膜FT0玻璃升溫至150?200°C保溫0.5?3.0h，然后以5°C /min的速度升溫至300?400°C，保溫時(shí)間為0.5?4h，即得到Mo03薄膜。
[0007]—些實(shí)施例中，制備濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，其中的鉬酸鹽為易溶于水穩(wěn)定的正鉬酸鹽。
[0008]—些實(shí)施例中，將PS小球在乙二醇甲醚和環(huán)己烷的混合溶液，乙二醇甲醚與環(huán)己烷的體積比為1:0.2?10。
[0009]一些實(shí)施例中，加入陽(yáng)離子表面活性劑，PS小球與陽(yáng)離子表面活性的質(zhì)量比為1:0.5?10，陽(yáng)離子表面活性劑為季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑，具有較好的水溶性，耐酸堿。
[0010]—些實(shí)施例中，鉬酸溶液、PS小球的溶脹液與穩(wěn)定劑的體積比為1:0.05?2.0:0.1?1.0，PS小球作為硬模板，尺寸均勻的單分散球形，可選粒徑范圍為50?300nm，穩(wěn)定劑為正炳醇，乙二醇，或異丁醇。
[0011]—些實(shí)施例中，為了得到平滑的Mo03薄膜，加入少量的PED0T:PSS到鍍膜液中。
[0012]一些實(shí)施例中，用所得溶膠在FT0玻璃基片上鍍膜，鍍膜方法包括液相法。
[0013]一些實(shí)施例中，所述液相法包括旋涂，提拉，刮涂，或滾涂。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的改善Mo03太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層性能的制備方法，制備了一種成本低廉的太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層，制備方法簡(jiǎn)單，制備條件溫和，產(chǎn)品的物理化學(xué)穩(wěn)定性較高，改善聚合物太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層的性能，有利于太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率改善，對(duì)普及太陽(yáng)能電池的廣泛應(yīng)用起到了一定的推動(dòng)作用。
[0015]以下結(jié)合附圖，通過示例說明本發(fā)明主旨的描述，以清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]結(jié)合附圖，通過下文的詳細(xì)說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見本發(fā)明具體實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。
[0019]現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改善Mo03太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層性能的制備方法。
[0020]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的改善Mo03太陽(yáng)能電池陽(yáng)極緩沖層性能的制備方法，步驟(1)中，制備將濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，通過陽(yáng)離子交換法制成鉬酸水溶液。步驟(2)中，用濃鹽酸(濃度36% -38% )調(diào)節(jié)其體系pH值至0.5?3之間。步驟(3)中，將聚苯乙烯(PS)小球在乙二醇甲醚和環(huán)己烷的混合溶液中分散溶脹以后，在攪拌的條件下加入陽(yáng)離子表面活性劑，其中PS小球與陽(yáng)離子表面活性的質(zhì)量比為1:0.5?10，陽(yáng)離子表面活性劑主要為季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑，具有較好的水溶性，耐酸堿。步驟(4)中，把PS小球的溶脹液加入到鉬酸鹽水溶液中，隨后加入穩(wěn)定劑，其中鉬酸溶液、PS小球的溶脹液與穩(wěn)定劑的體積比為1:0.05?2.0:0.1?1.0。步驟(5)中，為了得到平滑的Mo03薄膜，加入少量的PEDOT:PSS到鍍膜液中。步驟(6)中，將FTO玻璃基片處理使其清潔。步驟(7)中，用所得溶膠在FTO玻璃基片上鍍膜，于60?80°C干燥5?40min。步驟(8)中，將保溫處理后的鍍膜FTO玻璃升溫至150?200 °C保溫0.5?3.0h，然后以5°C /min的速度升溫至300?400°C，保溫時(shí)間為0.5?4h，即得到Mo03薄膜。
[0021]步驟(1)中制備將濃度為0.001?0.03mol/L的鉬酸鹽水溶液，其中的鉬酸鹽主要為易溶于水穩(wěn)定的正鉬酸鹽，這些鹽大都以水合物形式存在，如銨、堿金屬、鎂等鉬酸鹽。
[0022]步驟(3)