本发明专利技术涉及复合透明电极、聚合物太阳能电池及它们的制备方法。更具体地，本发明专利技术涉及一种复合透明电极，其特征在于，所述复合透明电极由PEDOT:PSS层和ASA层构成，其中PEDOT:PSS表示聚(3，4-乙烯基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)，ASA表示抗静电剂；和包括这样的复合透明电极的聚合物太阳能电池；以及它们的制备方法。本发明专利技术制备的PEDOT:PSS/ASA复合透明电极层具有较好的透光性和导电性，其作为电极不仅成本低，而且工艺简单。此外，使用这样的复合透明电极的聚合物太阳能电池的能量转化效率与使用ITO的电池的效率相当或更好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池领域，更具体地说，涉及一种透明电极、聚合物太阳能电池以及它们的制备方法。
技术介绍
现阶段随着常规能源的有限性及环保压力的增加，诸多国家掀起了开发和利用新能源的热潮，其中，太阳能作为一种可再生清洁能源在全球范围内得到快速的发展，特别是利用光伏效应提供绿色新能源的太阳能电池具有广阔的应用前景。聚合物太阳能电池(polymer solar cell,PSC)是一种新型有机薄膜太阳能电池，它由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混薄膜(活性层)夹在氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃阳极和低功函数金属阴极之间所组成，具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点，近年来受到广泛关注。溶液加工的体相异质结聚合物太阳能电池自Yu等人1995年首次报道迄今仅16年时间，已发展成为一个颇具规模的研究领域，相关光伏材料和器件工艺都取得了重要进展，最近几年更呈加速发展之势，光电转换效率已从最初报道的不到1%提高到现在的约9. 2%。可以预期，在材料和器件研究工作者的共同努力下，未来1-2年内实验室小面积电池的效率将有望突破10%，大面积模块电池的效率有可能超过6%，这使聚合物太阳能电池的实际应用呈现出光明的前景并吸引了越来越多来自工业界的重视。美国Konarka Technologies和Solarmer Energy Inc.两家公司在致力于推动聚合物太阳能电池商业化方面处于国际领先水平，它们均开发出了基于柔性衬底的该类产品，并于2010年相继创造了实验室小面积电池效率高于8%的世界纪录。然而，相比无机半导体太阳能电池，聚合物太阳能电池的效率仍然处于较低的水平，稳定性也有待提高，这使得其发电成本难以与现有的发电技术相竞争。Konarka公司销售的标准电池板能量转换效率在3%左右，发电成本接近11-12美元/瓦。因此，在通过光伏材料和器件工艺的改进以继续提高聚合物太阳能电池光电转换效率的基础上，如何进一步降低成本，将很大程度上决定其产业化前景。从成本构成来看，聚合物太阳能电池的加工成本仅占到了其总成本的不到20%，材料成本占了主要部分，而其中作为透明电极的ITO，成本更是占到了接近总成本的50 %。ITO透明导电玻璃具有高可见光透过率和高电导率，被广泛地应用于平板显示器和太阳能电池等很多领域。然而由于铟属于稀有金属，且ITO成膜工艺复杂，使得其价格居高不下。因此，如果能寻求到合适、廉价的ITO替代品，就能够大大降低聚合物太阳能电池的成本。Gaynor等人用聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)(即PEDOT:PSS)/银纳米线(Ag NW)复合电极制备的非ITO电池，其效率可以与基于ITO的电池相媲美；碳纳米管及石墨烯由于其优良的导电能力也被视为ITO潜在的替代材料。但用上述材料作为透明电极制备的电池依然存在成本高、效率低、工艺复杂等问题，限制了其大规模应用。因此，对于替代ITO的透明电极存在进一步改进的需要。此外，抗静电剂(Antistatic agent, ASA)是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电荷产生的化学添加剂，它通过离子化基团或极性基团的离子传导或吸湿作用，可以极大的提高塑料表面的导电能力。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的专利技术人预期将PEDOT: PSS表面旋涂一层合适的抗静电剂以形成PEDOT:PSS/ASA复合透明电极层，其不仅可以替代ITO作为电极用于太阳能电池，而且可以实现太阳能电池的低成本。因此，本专利技术的一个目的是提供一种替代ITO的 复合透明电极，以及通过使用这样的复合透明电极，提供一种低成本、高效率和/或制备工艺简单的聚合物太阳能电池。在一方面，本专利技术提供一种复合透明电极，所述复合透明电极由PED0T:PSS层和ASA层构成，其中PED0T:PSS表示聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)，ASA表示抗静电剂。在一个优选实施方式中，所述ASA层是单硬脂酸甘油酯层或油酸酰胺层。在一个优选实施方式中，所述PED0T:PSS层的厚度为50-150nm。在一个优选实施方式中，所述PEDOT: PSS层的厚度为80_90nm。在一个优选实施方式中，所述ASA层的厚度为5_20nm。在一个优选实施方式中，所述ASA层的厚度为10_15nm。在另一方面，本专利技术提供一种用于制备上述复合透明电极的方法，所述方法包括通过将PED0T:PSS的溶液涂覆在衬底上以形成薄膜状的PED0T:PSS层；和将ASA的溶液涂覆在所述PED0T:PSS层上以形成ASA层，从而得到由所述PEDOT:PSS层和所述ASA层构成的复合透明电极。在一个优选实施方式中，所述PED0T:PSS的溶液是PED0T:PSS的水溶液，所述ASA的溶液是ASA的甲醇溶液。在另一方面，本专利技术提供一种聚合物太阳能电池，所述聚合物太阳能电池包括透明衬底；设置在所述衬底上的作为阳极的复合透明电极；设置在所述复合透明电极上的光活性层；以及设置在所述光活性层上的阴极，其特征在于，所述复合透明电极由PEDOT: PSS层和ASA层构成，其中PEDOT: PSS表示聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)，ASA表示抗静电剂。在一个优选实施方式中，所述ASA层是单硬脂酸甘油酯层或油酸酰胺层。在一个优选实施方式中，所述PED0T:PSS层的厚度为50_150nm。在一个优选实施方式中，所述ASA层的厚度为5_20nm。在一个优选实施方式中，所述光活性层为由聚(3-己基噻吩)和6,6-苯基碳61丁酸甲酯的混合物构成。在一个优选实施方式中，所述光活性层的厚度为100 250nm在一个优选实施方式中，所述透明衬底为玻璃或透明聚合物衬底，所述阴极由金属铝或钙构成。在另一方面，本专利技术提供一种用于制备上述聚合物太阳能电池的方法，所述方法包括在透明衬底上通过涂覆PED0T:PSS的溶液以形成pedot:pss层，并在pedot:pss层上通过涂覆ASA的溶液以形成ASA层，从而形成由所述PEDOT: PSS层和所述ASA层构成的复合透明电极；在所述复合透明电极层上形成光活性层；以及在所述光活性层上形成阴极，从而得到所述聚合物太阳能电池。在一个优选实施方式中，所述PED0T:PSS的溶液是PED0T:PSS的水溶液，所述ASA的溶液是ASA的甲醇溶液。在一个优选实施方式中，所述光活性层通过涂覆聚(3-己基噻吩)和6，6-苯基碳61 丁酸甲酯的混合物的氯苯、邻二氯苯或氯仿溶液而形成。 在一个优选实施方式中，所述阴极通过在所述光活性层上蒸镀或沉积作为阴极的金属而形成。本专利技术将PEDOT: PSS表面旋涂一层合适的抗静电剂以形成PEDOT: PSS/ASA复合透明电极层，以其作为阳极来制备电池，可以起到替代ITO的作用。考虑到商品化抗静电剂低廉的价格和在电池中极少的用量，加上能通过湿法工艺成膜等优点，其成本几乎可以忽略不计，因此以此方法制备的PED0T:PSS/ASA复合透明电极层具有较好的透光性和导电性，其作为电极不仅成本低，而且工艺简单。此外，使用这样的复合透明电极的聚合物太阳能电池能量转化效率与使用ITO的电池效率相当或更好。附图说明图I为根据本专利技术一个实施方式的聚合物太阳能电池结构的示意图。图2为根本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合透明电极，其特征在于，所述复合透明电极由PEDOT:PSS层和ASA层构成，其中PEDOT:PSS表示聚(3，4？乙烯基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)，ASA表示抗静电剂。
【技术特征摘要】
1.一种复合透明电极，其特征在于，所述复合透明电极由PEDOT:PSS层和ASA层构成，其中PEDOT:PSS表示聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)，ASA表示抗静电剂。2.根据权利要求I所述的复合透明电极，其特征在于，所述ASA层是单硬脂酸甘油酯层或油酸酰胺层。3.根据权利要求I所述的复合透明电极，其特征在于，所述PED0T:PSS层的厚度为50_150nm。4.根据权利要求3所述的复合透明电极，其特征在于，所述PED0T:PSS层的厚度为80_90nm。5.根据权利要求I所述的复合透明电极，其特征在于，所述ASA层的厚度为5-20nm。6.根据权利要求5所述的复合透明电极，其特征在于，所述ASA层的厚度为10-15nm。7.一种用于制备根据权利要求1-6中任一项所述的复合透明电极的方法，所述方法包括 通过将PED0T:PSS的溶液涂覆在衬底上以形成薄膜状的PED0T:PSS层；和 将ASA的溶液涂覆在所述PED0T:PSS层上以形成ASA层，从而得到由所述PEDOT: PSS层和所述ASA层构成的复合透明电极。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述PED0T:PSS的溶液是PED0T:PSS的水溶液，所述ASA的溶液是ASA的甲醇溶液。9.一种聚合物太阳能电池，所述聚合物太阳能电池包括 透明衬底； 设置在所述衬底上的作为阳极的复合透明电极； 设置在所述复合透明电极上的光活性层；以及 设置在所述光活性层上的阴极， 其特征在于，所述复合透明电极由PEDOT: PSS层和ASA层构成，其中PEDOT: PSS表示聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)，ASA表示抗静电剂。10.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨上峰，章文峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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