提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法
专利汇可以提供提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种提高有机 太阳能 电池 氧 化锌 电极 性能的离子掺杂方法，通过加热促进离子扩散的方法，将 金属离子 掺杂在ZnO 薄膜 中，大大增加 电子 的迁移率，促进 太阳能电池 中 阴极 对电子的收集能 力 ，实现电子和空穴的平衡收集，能显著增强太阳能电池的 功率转换效率 。本发明通过加热促进离子无规则运动的方式来实现离子的掺杂，能够实现均匀掺杂，有效地减少ZnO薄膜中的 缺陷 态，降低薄膜对电子、 激子 的捕获，同时也能够平衡电子和空穴的收集，从而提高OPV器件ZnO电极性能，提高太阳能电池的功率转换效率。，下面是提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法专利的具体信息内容。
1.一种提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于，步骤如下：
a．在导电基板上制备ZnO薄膜，然后在50-500℃进行退火，得到由厚度为20-100 nm的ZnO薄膜覆盖的导电基板；
b．采用碱金属化合物，在所述步骤a中制备的ZnO薄膜上再制备一层碱金属化合物结合层；
c．将在所述步骤b中制备的导电基板-ZnO薄膜-碱金属化合物结合层的复合结构体进行退火处理，控制退火温度为50-500℃，使ZnO薄膜和碱金属化合物结合层一体化形成掺杂碱金属离子的阴极修饰层。
2.根据权利要求1所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征+ +
在于：在所述步骤b中，采用的碱金属化合物含有Li和Cs 中的任意一种或两种。
3.根据权利要求1所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于：在所述步骤b中，在采用的碱金属化合物制备一层碱金属化合物结合层时，同时还向
2+ 3+ 2+
碱金属化合物结合层内掺杂Mg 、Al 和Ca 中的任意一种或任意多种，使得在所述步骤c中制备得到掺杂碱金属和其他金属的复合材料的阴极修饰层。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于：在所述步骤a中，通过溶液法、原子层沉积法或溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜。
5.根据权利要求4所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于：在所述步骤a中，当采用溶液法时，利用ZnO溶液在导电基板上制备一层ZnO薄膜，ZnO溶液浓度为2-10 mg/ml，控制旋涂速率为1500-5000 rpm/60s。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述导电基板为ITO基板、AZO基板或FTO基板。
7.根据权利要求6所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述导电基板采用柔性基板。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法，其特征在于：在所述步骤b中，采用蒸镀碱金属离子化合物制备一层碱金属化合物结合层，在蒸镀的过程中通过加热导电基板使ZnO薄膜和碱金属化合物结合层一体化，来实现碱金属离子的掺杂。
9.一种权利要求1所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法的应用，其特征在于：利用掺杂碱金属离子的阴极修饰层来修饰导电基板，用于高分子太阳能电池或小分子太阳能电池中，或用于高分子与小分子混合的太阳能电池中。
10.根据权利要求9所述提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法的应用，其特征在于：利用掺杂碱金属离子的阴极修饰层，修饰AZO基板或FTO基板，应用于倒置太阳能电池中；或者利用掺杂碱金属离子的阴极修饰层来修饰导电基板，并通过在p型材料中掺杂Au或Ag的非离子态粒子来提高空穴的迁移率，应用于正置太阳能电池中。
提高有机太阳能电池氧化锌电极性能的离子掺杂方法
技术领域
背景技术
发明内容
a．在导电基板上制备ZnO薄膜，然后在50-500℃进行退火，得到由厚度为20-100 nm的ZnO薄膜覆盖的导电基板；优选通过溶液法、原子层沉积法或溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜；当采用溶液法时，优选利用ZnO溶液在导电基板上制备一层ZnO薄膜，优选ZnO溶液浓度为2-10 mg/ml，优选控制旋涂速率为1500-5000 rpm/60s；优选导电基板为ITO基板、AZO基板或FTO基板，应用于倒置太阳能电池中；导电基板优选采用柔性基板；
b．采用碱金属化合物，在步骤a中制备的ZnO薄膜上再制备一层碱金属化合物结合层；
+ +
优选采用的碱金属化合物含有Li和Cs 中的任意一种或两种；在采用的碱金属化合物制备
2+ 3+ 2+
一层碱金属化合物结合层时，优选同时还向碱金属化合物结合层内掺杂Mg 、Al 和Ca 中的任意一种或任意多种，使得在步骤c中制备得到掺杂碱金属和其他金属的复合材料的阴极修饰层，来增加电子的迁移率提高ZnO电极的性能，同时也可以在ZnO薄膜中掺杂其他类金属离子来提高ZnO薄膜的电导率；优选采用蒸镀碱金属离子化合物制备一层碱金属化合物结合层，在蒸镀的过程中通过加热导电基板使ZnO薄膜和碱金属化合物结合层一体化，来实现碱金属离子的掺杂；
c．将在步骤b中制备的导电基板-ZnO薄膜-碱金属化合物结合层的复合结构体进行退火处理，控制退火温度为50-500℃，使ZnO薄膜和碱金属化合物结合层一体化形成掺杂碱金属离子的阴极修饰层。
附图说明
具体实施方式
在本实施例中，参见图1和图2，太阳能电池结构包括透明导电阴极1，掺杂有碱金属离子的ZnO薄膜层4，OPV活性单元5，金属阳电极6一共四个部分，其中掺杂碱金属离子的ZnO薄膜层4起到修饰透明导电阴极1的作用，能够显著提高电子迁移率，阻挡激子、空穴向阴极扩散，同时也可以修饰阴极功函数，降低阴极电子的注入势垒，促进阴极对电子提取。
b. 采用溶液法制备厚度为20-100nm 的ZnO薄膜层，采用的ZnO溶液浓度为2-10 mg/ml，控制旋涂ZnO溶液的速率1500-5000 rpm/60s，退火温度50-500℃；
c. 真空蒸镀LiQ碱金属化合物，蒸镀完成后手套箱内加热退火，退火温度为
50-300℃，形成掺杂有碱金属离子的ZnO薄膜层4；
d. 采用Spin-coating方法利用 OPV的复合材料 P3HT:PCBM制备高分子的OPV活性单元5，采用的溶液浓度20-40 mg/ml，控制旋涂速率600-2000 rpm/60s，退火温度90-170℃；
e. 采用真空蒸镀方法制备Ag的金属阳电极6，从而完成高分子OPV的制备。
在本实施例中，制备小分子OPV，步骤如下：
a. 本步骤与实施例一相同；
b. 本步骤与实施例一相同；
c. 本步骤与实施例一相同；
d. 在真空条件下蒸镀Pentacene:C60小分子的OPV活性单元5；
e. 采用真空蒸镀方法制备Ag的金属阳电极6，从而完成小分子OPV的制备。
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