本发明专利技术涉及制造具有透明接触的有机太阳能电池板的方法。所述方法利用逐层喷雾技术产生阳极层。所述方法包括将基体放置在平整的磁体上，将磁遮蔽掩模在基体上对齐，利用喷雾光刻法将光致抗蚀剂施加到基体上，刻蚀基体，清洁基体，将调整层旋涂在基体上，将P3HT/PCBM活性层旋涂在基体上，用改性的PEDOT溶液喷涂基体，以及将基体退火。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及有机太阳能电池；具体地，本专利技术涉及利用新的逐层喷雾技术制造薄膜有机太阳能电池组件的方法。
技术介绍
基于Ji -共轭聚合物(例如聚-3-己基噻吩(P3HT))和富勒烯衍生物(例如[6，6]-苯基-C61 丁酸甲酯(PCBM))的有机太阳能电池(OSC)或有机光伏电池(OPV)在过去的几十年里已经引起注意，因为它们可以提供广泛使用太阳能发电的经济有效的途径。这些有机半导体具备的优点为用于材料改性的化学挠性，以及用于有望在挠性基体上低成本、大规模加工例如丝网印刷或喷雾的机械挠性。世界的下一代微电子可能主要由“塑料电子”占据，并且预计有机太阳能电池将在这些未来技术中发挥重要作用。有机太阳能电池装置中的光生伏打过程由四个连续过程组成光吸收、激子解离、电荷传输、和电荷收集。光子的吸收产生激子(束缚的电子-空穴对)。激子扩散到两种不同组分的界面处，在所述界面处发生激子解离或电荷分离，随后正电荷(空穴)移动到阳极，负电荷(电子)移动到阴极。几个参数决定了太阳能电池的性能，即开路电压(V。。)、短路电流(IJ以及所谓的填充因子(FF)。总功率转换效率η被定义为Π = (FF)*(IseVj/Pm。在过去十年里，由于对装置物理的更好了解、装置工程的优化以及新材料的发展，OPV效率已被显著提高，在单个电池中超过5%，而在子模块中超过I %。然而，大多数这种有机太阳能电池装置是在实验室中利用包括用于光敏层的旋涂法和使用高真空以沉积金属阴极的制造方法开发出来的。由于使用高真空制造具有高成本，该常规技术限制了有机太阳能电池在商业市场上的实际潜力。近来，世界各地的研究已作出努力，以开发基于改性的聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)(PED0T:PSS)溶液的透明接触。Y. Liang等，开发用于高性能太阳能电池的新型半导体聚合物(Development of New Semiconducting Polymers forHigh Performance Solar Cells), J. Am. Chem. Soc. , V. 131, 56-57 (2009) 对于大规模生产而言，主要在OPV单个电池中证实了丝网印刷法(S. Shaheen等，通过丝网印刷法制造大量异质结塑料太阳能电池(Fabrication of Bulk Heterojunction Plastic SolarCells by Screen Printing), Appl. Phys. Lett. , V. 79, 2996-2998 (2001))和喷墨印刷法(T. Aernouts等,使用喷墨印刷的活性层的基于聚合物的有机太阳能电池(Polymer Based Organic Solar Cells Using Ink-Jet Printed Active Layers), App.Phys. Lett. , Vol92,033306(2008))ο还尝试了例如在Lim等人的文章中所描述的喷雾法。Lim等，用于有机太阳能电池的喷雾沉积的聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)■ 聚(苯乙烯磺酸盐)顶部电极(Spray-D印ositedPoly (3,4-ethylenedioxythiophene) Poly (styrenesulfonate)Top Electrode forOrganic Solar Cells), App. Phys. Lett. V. 93,193301 (2008) 然而，这种方法喷雾出PEDOT: PSS厚层来代替用高真空沉积金属阴极的需要。该PEDOT: PSS厚层牺牲了透明度，透明度在某些应用例如窗口技术中是需要的。事实上，通过在Lim等人的文章中描述的方法产生的PED0T:PSS层的厚度超过2 μ m。当厚度超过I. 26 μ m时，透明度低于I % (完全不透明)，这使得Lim的方法不适用于生产用于有机太阳能电池的透明或甚至半透明的接触。
技术实现思路
本专利技术包括利用逐层喷雾技术制造具有透明接触的有机太阳能 电池阵列的新方法。这为喷雾上的接触提供了传导性与透明度之间的平衡。在一个实施方式中，所述方法包括通过喷雾光刻法将光致抗蚀剂施加到基体上、将调整层旋涂在基体上、将活性层涂料旋涂在基体上、用改性的PEDOT溶液喷涂基体、和将基体退火。所述基体可以是氧化铟锡(ITO)玻璃基体、塑料或布。所述活性层涂料可以是P3HT/PCBM。所述调整层可以是碳酸铯Cs2C03。在另一个实施方式中，所述方法还包括在施加光致抗蚀剂之前用丙酮和异丙醇清洁基体。在又一个实施方式中，所述方法还包括在施加光致抗蚀剂之后刻蚀基体以及清洁刻蚀后的基体。可以利用20% HCl/7% HN03的溶液在约130°C下完成刻蚀。清洁刻蚀后的基体可以包括超声清洁刻蚀后的基体和臭氧清洁刻蚀后的基体。超声清洁可以包括用三氯乙烯(TCE)在约50°C下超声清洁约20分钟、用丙酮在约50°C下超声清洁约20分钟、以及用异丙醇在约50°C下超声清洁约20分钟。可以采用设定为约003 (330rps)的加速度在约6000rpm下持续约60秒来完成调整层的旋涂。在又一个实施方式中，所述方法包括在施加调整层之后，将基体在约130°C的热板上退火约20分钟。P3HT/PCBM可以具有约17mg/ml的浓度。可以在约700rpm下持续约60秒来完成用P3HT/PCBM溶液旋涂。在另一个实施方式中，所述方法还包括在施加活性层之后，让基体在有盖皿中干燥约30分钟，以及将基体在约110°C的热板上干燥约10分钟。可以通过向未稀释的PED0T:PSS溶液中按体积计加入5%与8%之间的二甲基亚砜(DMSO)来制备改性的PEDOT溶液。可以利用压力设定在10与30psi之间的气刷来完成喷涂。当基体在被加热至90°C与100°C之间的热板上时，可以完成喷涂。可以重复用改性的PEDOT喷涂基体，并可以让各层改性的PEDOT在施加下一层之前干燥。在又一个实施方式中，所述方法还包括在喷涂之后，将装置在约120°C下退火20分钟。附图说明为了更全面地理解本专利技术，应结合附图参考以下详细说明，在附图中图IA是根据本专利技术实施方式制造有机太阳能电池的过程的流程图。图IB至IF是说明反向有机太阳能电池制造过程的图。图2是根据本专利技术实施方式利用喷雾光刻法图案化过程的流程图。 图3是说明根据本专利技术实施方式利用旋涂法增加调整层的步骤的流程图。图4是说明根据本专利技术实施方式利用旋涂法增加活性层的步骤的流程图。图5是说明根据本专利技术实施方式利用喷雾法增加阳极层的步骤的流程图。优选实施方式的详细描述在以下对优选实施方式的详细描述中，参考附图，附图形成所述优选实施方式的详细描述的一部分，并且在附图中以说明的方式示出具体实施方式，通过所述具体实施方式可以实践本专利技术。要理解，在不偏离本专利技术范围的情况下可以利用其它实施方式并可以作出结构上的改变。本专利技术包括利用逐层喷雾技术制造具有透明接触的有机太阳能电池阵列的新方法。这为喷雾上的接触提供了传导性与透明度之间的平衡。在图IA的流程图中和在图IB至IF的图中大体上说明了制造过程100。在操作200中，利用喷雾光刻法采用光致抗蚀剂720将基体710图案化。结果显示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.02 US 61/265,9631.制造具有透明接触的有机太阳能电池板的方法，其包括 通过喷雾光刻法将光致抗蚀剂施加到基体上； 将调整层旋涂在基体上； 将活性层涂料旋涂在基体上； 用改性的PEDOT溶液喷涂基体；和 将基体退火。2.权利要求I的方法，其中基体是ITO玻璃基体。3.权利要求I的方法，其中基体是塑料。4.权利要求I的方法，其中基体是布。5.权利要求I的方法，其中调整层是Cs2C03。6.权利要求I的方法，其中活性层涂料是P3HT/PCBM。7.权利要求I的方法，其还包括 在施加光致抗蚀剂之前，用丙酮和异丙醇清洁基体。8.权利要求I的方法,其还包括 在施加光致抗蚀剂之后刻蚀基体；以及 清洁刻蚀后的基体。9.权利要求8的方法，其中利用20%HCl/7% HNO3的溶液在约130°C下完成刻蚀。10.权利要求8的方法，其中清洁刻蚀后的基体包括 超声清洁刻蚀后的基体；以及 臭氧清洁刻蚀后的基体。11.权利要求8的方法，其中超声清洁还包括 用TCE在约50°C下超声清洁约20分钟； 用丙酮在约50°C下超声清洁约20分钟；以及 用异丙醇在约50°C下超声清洁约20分钟。12.权利要求I的方法，其中采用设定为约330rps...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾森·莱维斯，张健，蒋晓梅，
申请(专利权)人：南佛罗里达大学，
类型：发明
国别省市：
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