專利名稱：單層有機太陽能電池及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光電轉(zhuǎn)換器件技術領域，具體的說是涉及一種單層有機太陽能電池及其制備方法。
背景技術：
太陽能電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的光伏器件。從1%4年貝爾實驗室報道了效率為4%的無機太陽能電池開始，半個世紀以來，太陽能電池獲得了飛速的發(fā)展，在全球范圍內(nèi)都掀起來一場“綠色能源革命”。20世紀90年代以后，無機太陽能電池家族中又發(fā)展起來了砷化鎵、碲化鎘等等光伏器件。但是，直到今天，居高不下的成本是限制無機半導體太陽能電池大規(guī)模推廣應用的首要問題。然而成本問題主要還是由無機材料本身帶來的， 所以只有真正低成本的綠色能源才是解決能源問題有效途徑。有機太陽能電池的研究始于1958年，Kearns和Calvin將鎂酞菁染料(MgPc)夾在兩個不同功函數(shù)的電極之間，制成”三明治”結(jié)構(gòu)，從而得到了 200mV的開路電壓，但是其短路電流輸出則非常低，所以其能量轉(zhuǎn)換效率也相對較低。這種單層有機太陽能電池結(jié)構(gòu)， 在1986年被C. W. Tang采用雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)所替代，得到了的能量轉(zhuǎn)換效率。能量轉(zhuǎn)換效率得到大幅提升的原因即是認為雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)提供一個高效的激子拆分的界面，也即是說雙層異質(zhì)結(jié)構(gòu)使得中性的電子-空穴對拆分成自由載流子變得更加的容易。顯而易見的是，雙層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的引入大大增加了有機太陽能電池器件的復雜程度，而且由于異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量對整個電池的輸出是至關重要的，所以對異質(zhì)結(jié)生長的控制要求相對較為苛刻。因此，如果能夠在原有單層“三明治”結(jié)構(gòu)有機太陽能電池的基礎上加以改進，也能夠得到異質(zhì)結(jié)光伏電池的性能要求的話，則必將進一步簡化有機太陽能電池的生產(chǎn)程序，并且能夠降低其工藝成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種單層有機太陽能電池，該太陽能電池中設置了金屬納米顆粒層，從而進一步增強了單層有機太陽能電池器件的內(nèi)建電場，從而提高了對的激子拆分效率，提升單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種單層有機太陽能電池的制備方法。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下一種單層有機太陽能電池，其特征在于包括透明絕緣襯底、和在透明絕緣襯底上依次層疊形成的透明陽極電極層、金屬納米顆粒層、光敏層和陰極電極層，所述金屬納米顆粒層中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層的功函數(shù)值。以及，一種單層有機太陽能電池制備方法，其包括如下步驟獲取透明絕緣襯底；在所述透明絕緣襯底的其中一面形成透明陽極電極層；在透明陽極電極層上形成金屬納米顆粒層，所述金屬納米顆粒層中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層的功函數(shù)值；在金屬納米顆粒層上沉積光敏材料，形成光敏層；在光敏層上沉積金屬或金屬氧化物薄膜，形成陰極電極層，從而得到所述的單層有機太陽能電池。由于本發(fā)明單層有機太陽能電池器件中設置了金屬納米顆粒層，金屬納米顆粒層的功函數(shù)值高于透明陽極電極層功函數(shù)值，對透明陽極電極層進行修飾，提高透明陽極電極層的功函數(shù)，進一步增大了透明陽極電極層和陰極電極層之間功函數(shù)差，進一步增強了單層有機太陽能電池器件的內(nèi)建電場，從而提高了對激子拆分的效率，最終提升單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。同時，單層有機太陽能電池器件的制備方法是將該太陽能電池器件各層依次形成，使得各層的連接緊密、牢固，從而使得該太陽能電池器件性能穩(wěn)定， 生產(chǎn)效率高，降低了生產(chǎn)成本，適于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明實施例的單層有機太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1，顯示本發(fā)明實施例的一種單層有機太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。該單層有機太陽能電池，包括透明絕緣襯底5、和在透明絕緣襯底5上依次層疊形成的透明陽極電極層4、金屬納米顆粒層3、光敏層2和陰極電極層1，所述金屬納米顆粒層 3中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層4的功函數(shù)值。上述透明絕緣襯底5的材質(zhì)優(yōu)選為石英玻璃、硅酸鹽玻璃、高硅氧玻璃或鈉鈣玻璃等透明玻璃，或者聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)或聚酯(PET)等透明絕緣塑膠，其厚度優(yōu)選為 1. 1-1. 5mmο上述透明陽極電極層4的材質(zhì)優(yōu)選為氧化銦錫(ITO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅鎵 (GZO)、氧化銦鋅(IZO)等透明氧化物薄膜，或者金(Au)薄膜、鋁(Al)、銀(Ag)等的金屬薄膜，或者碳納米管的導電薄膜，其厚度優(yōu)選為80-120納米。由于該透明陽極電極層4采用透明的導電材質(zhì)或者金屬薄膜構(gòu)成，且厚度薄，因此既能起到電極的作用，又不影響太陽光的透過。該透明陽極電極層4也即是單層有機太陽能電池的陽極，并可采用光刻腐蝕方法將其腐蝕成條紋圖樣，從而形成條紋圖樣電極。上述金屬納米顆粒層3中所述的金屬納米顆粒優(yōu)選為高功函數(shù)金屬材質(zhì)，例如采用金(Au)、鈹(Be)、鈷(Co)、鈀(Pd)、鉬(Pt)中的至少一種，該金屬納米顆粒層3的厚度優(yōu)選為0. 5-lnm。由于金屬納米顆粒層3厚度很薄，因而其對太陽光的損耗很小，可以忽略不計，所以大部分太陽光仍為光敏層所吸收，當厚度大于Inm時，會反射太陽光，不利于吸收， 影響效果，而厚度小于0. 5nm時，起不到提高功函數(shù)的目的，效果也不好。金屬納米顆粒層3 的存在是對透明陽極電極層4進行修飾，提高透明陽極電極層4的功函數(shù)。所述的高功函數(shù)金屬納米顆粒是指金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于電極材料的功函數(shù)值(如ITO的功函數(shù)值為4. 6 4. 8eV)的納米顆粒，高功函數(shù)金屬納米顆粒的功函數(shù)值范圍優(yōu)選為4. 6 6eV。上述光敏層2的材質(zhì)優(yōu)選為酞菁染料、并五苯、嚇啉化合物、菁染料等空穴傳輸材料，或者富勒烯(如c6(l、C7tl等)、二奈嵌苯、二奈嵌苯衍生物等電子傳輸材料，再或者為 CdSe, CdS、CdTe, TiO2, ZnO, PbS, SnO2、碳納米管或石墨烯等無機納米材料，其厚度優(yōu)選為 50-100nm。該光敏層2作為吸收光產(chǎn)生光電流的主要光敏區(qū)域，其作用是光敏層吸收光子能量之后，會產(chǎn)生少量的自由載流子，但是更多的情形是產(chǎn)生具有一定束縛力的電子-空穴對，也就是激子，激子呈電中性，在單層有機太陽能電池器件的內(nèi)部電場作用下被拆分成自由載流子，該自由載流子在光敏層中分別向兩個電極漂移，從而形成光電流輸出。上述陰極電極層1由Ag、Al，Ca-Al合金、Mg-^Vg合金等金屬薄膜，或者為ITO或 ZnO等金屬氧化物構(gòu)成的高反射率電極，該陰極電極層1的厚度為80-120nm。該陰極電極層1也即是單層有機太陽能電池的陰極。傳統(tǒng)單層有機太陽能電池之所以效率不高，其主要原因是電池中的光生激子不能得到有效的拆分。激子拆分這一過程主要發(fā)生在界面處、雜質(zhì)缺陷處已經(jīng)在電場的作用下進行拆分。然而在單層有機太陽能電池中，缺少了激子拆分的給體-受體界面，激子的拆分主要于材料內(nèi)部雜質(zhì)陷阱處在電場的作用下進行，同時在有機材料和電極界面處也會有少量的激子拆分。但是這一部分激子拆分效率與異質(zhì)結(jié)界面拆分相比要弱許多，這也是單層有機太陽能電池效率較低的最主要的原因。基于此理論，本發(fā)明實施例在透明陽極電極層 4 一側(cè)設置金屬納米顆粒層3，金屬納米顆粒層的功函數(shù)值高于透明陽極電極層功函數(shù)值， 對透明陽極電極層4進行修飾，提高透明陽極電極層4的功函數(shù)，從而來增強單層有機太陽能電池器件內(nèi)部電場。本發(fā)明實施例選用高功函數(shù)的金屬顆粒作為金屬納米顆粒層3的材質(zhì)，該金屬納米顆粒層3功函數(shù)值優(yōu)選為4. 6 6eV，例如金，其功函數(shù)在5. 0-5. 2eV,比ITO 的功函數(shù)4. 6-4. SeV還要高。這樣，透明陽極電極層4和陰極電極層1之間的功函數(shù)差就會進一步增加，從而增強了單層有機太陽能電池器件的內(nèi)部電場。當然，如果不采用金屬納米顆粒，而是將陽極直接以高功函數(shù)金屬代替，確實也能夠提高器件的內(nèi)建電場，但是以高功函數(shù)金屬作為陽極，對其橫向?qū)щ娦砸筝^高，從而要求高功函數(shù)電極的具有一定的厚度 (50nm以上)，因而其對太陽光的透過率就要大大下降。例如40nm厚度的金薄膜即可以反射和吸收90%以上的可見光。因而，采用高功函數(shù)金屬納米顆粒作為金屬納米顆粒層3來修飾透明陽極電極層4有效避免了其對太陽光的消耗，同時又能夠達到增強單層有機太陽能電池器件內(nèi)建電場的效果，該金屬納米顆粒層3能有效避免其對太陽光的消耗，是因為采用的金屬納米顆粒層3最大也就在lnm，遠遠小于幾十納米的厚度，基本不會影響太陽光的吸收，如果太厚，比如40nm，會發(fā)射和吸收90%以上的太陽光，太陽光基本都被金屬吸收了，光敏層就不能或很少吸收到太陽光了，因此不能實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，效率就會很低了。而且器件的內(nèi)建電場的增強可以提高單層有機太陽能電池的激子拆分效率，從而最終提升其能量轉(zhuǎn)換效率，本實施例單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率高達0. 1-0. 2%，而對于單層有機太陽能電池來說，由于缺少有效的激子拆分界面，因而其效率普遍都很低，如現(xiàn)有的沒有設置高功能函數(shù)修飾層修飾陽極時的單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率在0.05%以下， 相對現(xiàn)有的單層有機太陽能電池而言，本實施例單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率提高顯者ο本實施例單層有機太陽能電池的工作原理如下
當太陽光射到從透明絕緣襯底5后，由于透明絕緣襯底5為透明、透明陽極電極層 4采用透明的導電材質(zhì)或者金屬薄膜構(gòu)成和金屬納米顆粒層3厚度很薄，因而其對太陽光的損耗很小，可以忽略不計，且厚度薄，因此，絕大部分太陽光透過透明絕緣襯底5、透明陽極電極層4和金屬納米顆粒層3射到光敏層2上，并被光敏層2所吸收，光敏層2吸收太陽光光子能量之后，產(chǎn)生少量的自由載流子或/和產(chǎn)生具有一定束縛力的電子-空穴對，也就是激子。由于透明陽極電極層4和陰極電極層1之間存在功函數(shù)差，從而在單層有機太陽能電池器件的內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)建電場，又由于在透明陽極電極層4 一側(cè)設置金屬納米顆粒層3， 對透明陽極電極層4進行修飾，提高透明陽極電極層4的功函數(shù)，從而進一步增大了透明陽極電極層4和陰極電極層1之間功函數(shù)差，從而進一步增強了單層有機太陽能電池器件的內(nèi)建電場，在光敏層2上產(chǎn)生的激子在該內(nèi)建電場的作用下被拆分成兩種極性的自由載流子，該自由載流子在上述的內(nèi)建電場作用下，在光敏層2中分別向透明陽極電極層4和陰極電極層1漂移，從而形成光電流輸出。由于本實施例單層有機太陽能電池器件中設置了金屬納米顆粒層3，對透明陽極電極層4進行修飾，提高透明陽極電極層4的功函數(shù)，從而進一步增大了透明陽極電極層4 和陰極電極層1之間功函數(shù)差，從而進一步增強了單層有機太陽能電池器件的內(nèi)建電場， 從而提高了對激子拆分的效率，使得最終提升單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。本實施例還提供單層有機太陽能電池器件的制備方法，包括如下步驟1)獲取透明絕緣襯底5 ；2)在所述透明絕緣襯底5的其中一面形成透明陽極電極層4 ；3)在透明陽極電極層4上形成金屬納米顆粒層3，所述金屬納米顆粒層3中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層4的功函數(shù)值；4)在金屬納米顆粒層3上沉積光敏材料，形成光敏層2 ；5)在光敏層2上沉積金屬或金屬氧化物薄膜，形成陰極電極層1，從而得到所述的單層有機太陽能電池。在上述步驟1)中，透明絕緣襯底5的厚度優(yōu)選為1. 1-1. 5mm，其材質(zhì)優(yōu)選上述的透明、絕緣材質(zhì)，該透明絕緣襯底5的面積大小可根據(jù)實際需要做靈活調(diào)整，如可小到幾個平方毫米，大到幾十個平方厘米。在上述步驟2、中，制備透明陽極電極層4的優(yōu)選方案是將透明絕緣襯底5經(jīng)清洗后，采用濺射的方法，在所述透明絕緣襯底5的其中一面上鍍一層導電薄膜層，并將導電薄膜層采用光刻腐蝕成條紋圖樣電極，形成透明陽極電極層4。其中，所述透明絕緣襯底5 在濺射前的預先清洗優(yōu)選先將透明絕緣襯底置于去離子水中，再用超聲波清洗2-3小時， 但不僅僅限于超聲波清洗，也可以采用本技術領域常用的其他清洗方式清洗，只要最終達到使得透明絕緣襯底5清潔的目的即可。該步驟制備的透明陽極電極層4的材質(zhì)優(yōu)選為上述的透明氧化物、金屬薄膜或碳納米管導電薄膜，其厚度為80-120nm，該步驟中濺射方法的濺射工藝參數(shù)可采用本技術領域常用的工藝參數(shù)。在上述步驟幻中，制備金屬納米顆粒層3的優(yōu)選方案是將鍍有透明陽極電極層 4的透明絕緣襯底5經(jīng)清洗后，采用真空蒸鍍的方法在透明陽極電極層4上沉積生長高功函數(shù)金屬納米顆粒，形成金屬納米顆粒層3。其中，所述鍍有透明陽極電極層4的透明絕緣襯底5的預先清洗優(yōu)選為先利用無水甲醇、丙酮的有機溶劑對將鍍有透明陽極電極層4的透明絕緣襯底5進行擦洗，再結(jié)合超聲波清洗1-2小時后，置于120-150°C下烘烤10-15分鐘將其烘干，當然也可以采用本技術領域常用的其他方式烘干，如紅外等。該步驟制備的金屬納米顆粒層3的材質(zhì)優(yōu)選為上述的高功函數(shù)的金屬納米顆粒，其厚度為0. 5-lnm ；該步驟中所述真空蒸鍍的方法中真空度為KT8-IO-7Torr ；所述透明陽極電極層4上沉積生長高功函數(shù)金屬納米顆粒的生長速率為0. 01-0. 02nm/s。在上述步驟4)中，制備光敏層2的優(yōu)選方案是在金屬納米顆粒層3上，采用真空蒸鍍的方法沉積生長光敏材料，形成光敏層2。其中，光敏層2的材質(zhì)優(yōu)選為空穴傳輸材料、電子傳輸材料或無機納米材料，具體材料如上所述，其厚度優(yōu)選為50-100nm。所述金屬納米顆粒層上沉積生長光敏材料的生長速率為0. 01-0. 05nm/s。該步驟中真空蒸鍍方法的蒸鍍工藝參數(shù)可采用本技術領域常用的工藝參數(shù)，可根據(jù)蒸鍍物料的不同而根據(jù)該物料的屬性做適當調(diào)整，真空度應高于10_5Pa，當然，真空度越高越好。在上述步驟幻中，制備陰極電極層1的優(yōu)選方案是采用真空蒸鍍的方法，并輔以電極掩膜板，在光敏層2上沉積生長金屬或金屬氧化物薄膜，形成陰極電極層1，從而得到所述的單層有機小分子太陽能電池。其中，陰極電極層1優(yōu)選由金屬薄膜或金屬氧化物薄膜構(gòu)成，具體材料如上所述，其厚度優(yōu)選為80-120nm。該步驟中真空蒸鍍方法的蒸鍍工藝參數(shù)可采用本技術領域常用的工藝參數(shù)，可根據(jù)蒸鍍物料的不同而根據(jù)該物料的屬性做適當調(diào)整，真空度應高于10_4Pa，當然，真空度越高越好?，F(xiàn)結(jié)合具體實例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。實施例1單層有機太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，高反射率陰極電極層1采用鋁薄膜電極， 光敏層2采用CuPc酞菁銅薄膜，金屬納米顆粒層3為金納米顆粒，透明透明陽極電極層4 采用ITO條紋電極，其方塊電阻為15歐姆/ □，透明絕緣襯底5采用石英玻璃。其具體制備方法如下(1)選用1. Imm厚度的拋光石英玻璃作為透明絕緣襯底5，采用超聲波的方法對石英玻璃進行清洗2-3個小時；(2)采用濺射的方法在石英玻璃一表面生長一層ITO導電薄膜，ITO薄膜厚度為 120nm ；(3)將ITO導電薄膜光刻蝕成所需要的條紋電極圖樣作為透明陽極電極層4，也即是電池的陽極；(4)整個ITO玻璃基板通過無水甲醇、丙酮的擦洗，并在去離子水中超聲清洗 1-1. 5小時，之后將ITO玻璃基板在130攝氏度的高溫爐中烘烤15分鐘；(5)將樣品從高溫爐中取出，送入真空蒸鍍系統(tǒng)的生長腔中，其真空度為 10_8Torr，采用真空蒸鍍的方式生長金納米顆粒作為高功函數(shù)金屬納米顆粒層3，其厚度為 0. 5nm,生長速率為0. 01nm/s ；(6)在金屬納米顆粒層3表面采用真空蒸鍍的方式生長CuPc酞菁銅薄膜作為光敏層2，其厚度為lOOnm，生長速率為0. 05nm/s ；(7)在CuPc薄膜即光敏層2表面，輔以條紋掩膜板真空蒸鍍120nm厚度鋁條紋電極作為高反射率陰極電極層1及太陽能電池的陰極，生長速率為0. 15nm/s，待陰極電極層 1生長到120nm厚度時停止真空蒸鍍，從而得到本實施例的單層有機太陽能電池，本實施例制備的單層有機太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率為0. 1%。實施例2如圖1所示，高反射率陰極電極層1采用銀薄膜電極，光敏層2采用并五苯薄膜， 金屬納米顆粒層3為金納米顆粒，透明陽極電極層4采用ITO條紋電極，其方塊電阻為15 歐姆/ □，透明絕緣襯底5采用石英玻璃。其具體制備方法如下(1)選用1. 5mm厚度的拋光石英玻璃作為透明絕緣襯底5，采用超聲波的方法對石英玻璃進行清洗2-2. 5個小時；(2)采用濺射的方法在石英玻璃一表面生長一層ITO導電薄膜，ITO薄膜厚度為 80nm ；(3)將ITO導電薄膜光刻蝕成所需要的條紋電極圖樣作為太陽能電池的陽極；作為透明陽極電極層4，也即是電池的陽極；(4)整個ITO玻璃基板通過無水甲醇、丙酮的擦洗，并在去離子水中超聲清洗 1. 5-2小時，之后將ITO玻璃基板在150攝氏度的高溫爐中烘烤12-15分鐘；(5)將樣品從高溫爐中取出，送入真空蒸鍍系統(tǒng)的生長腔中，其真空度為 10_7Τοπ·，采用真空蒸鍍的方式生長金納米顆粒作為高功函數(shù)金屬納米顆粒層3，其厚度為 0. 8nm,生長速率為0. 02nm/s ；(6)在金屬納米顆粒層3表面采用真空蒸鍍的方式生長并五苯薄膜作為光敏層2’ 其厚度為50nm，生長速率為0. 01nm/s ；(7)在并五苯，即光敏層2表面，輔以條紋掩膜板真空蒸鍍SOnm厚度銀條紋電極作為高反射率陰極電極層1也即是太陽能電池的陰極，生長速率為0. lnm/s，待陰極電極層1 生長到SOnm厚度時停止真空蒸鍍，從而得到本實施例的單層有機太陽能電池，本實施例制備的單層有機太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率為0. 2%。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單層有機太陽能電池，其特征在于包括透明絕緣襯底、和在透明絕緣襯底上依次層疊形成的透明陽極電極層、金屬納米顆粒層、光敏層和陰極電極層，所述金屬納米顆粒層中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層的功函數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層有機太陽能電池，其特征在于所述金屬納米顆粒層中的金屬材質(zhì)為金、鈹、鈷、鈀或鉬中的至少一種；所述金屬納米顆粒層的厚度為0. 5-lnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層有機太陽能電池，其特征在于所述透明絕緣襯底的材質(zhì)為石英玻璃、硅酸鹽玻璃、高硅氧玻璃、鈉鈣玻璃、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚酯；所述透明絕緣襯底的厚度為1. 1-1. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層有機太陽能電池，其特征在于所述透明陽極電極層是材質(zhì)為氧化銦錫、氧化鋅鋁、氧化鋅鎵、氧化銦鋅、金、鋁、銀或碳納米管的導電薄膜；所述透明陽極電極層的厚度為80-120nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層有機太陽能電池，其特征在于所述光敏層的材質(zhì)為酞菁染料、并五苯、嚇啉化合物、菁染料、富勒烯、二奈嵌苯、二奈嵌苯衍生物、CdSe、CdS、CdTe、 TiO2, ZnO, PbS、SnO2、碳納米管或石墨烯；所述光敏層的厚度為50-100nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層有機太陽能電池，其特征在于所述陰極電極層的材質(zhì)為 Ag、Al、Ca-Al 合金、Mg-Ag 合金、ITO 或 ZnO ；所述陰極電極層的厚度為80-120nm。
7.一種單層有機太陽能電池制備方法，其包括如下步驟獲取透明絕緣襯底；在所述透明絕緣襯底的其中一面形成透明陽極電極層；在透明陽極電極層上形成金屬納米顆粒層，所述金屬納米顆粒層中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層的功函數(shù)值；在金屬納米顆粒層上沉積光敏材料，形成光敏層；在光敏層上沉積金屬或金屬氧化物薄膜，形成陰極電極層，從而得到所述的單層有機太陽能電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單層有機太陽能電池制備方法，其特征在于所述透明陽極電極層形成步驟是采用濺射的方法在透明絕緣襯底的其中一面上鍍導電薄膜；所述金屬納米顆粒層形成步驟是采用真空蒸鍍的方法在透明陽極電極層上生長金屬納米顆粒；所述光敏層形成步驟是采用真空蒸鍍的方法在金屬納米顆粒層上生長光敏材料；所述陰極電極層形成步驟是采用真空蒸鍍的方法在光敏層上生長金屬或金屬氧化物薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單層有機太陽能電池制備方法，其特征在于所述金屬納米顆粒層制備步驟中，所述真空蒸鍍的真空度為ιο_8- (Γτοη·，金屬納米顆粒在透明陽極電極層上的生長速率為0. 01-0. 02nm/s ；所述光敏層制備步驟中，所述真空蒸鍍的真空度高于10_5Pa，光敏材料在金屬納米顆粒層上的生長速率為0. 01-0. 05nm/s ；所述陰極電極層制備步驟中，所述真空蒸鍍的真空度高于10_4Pa，金屬或金屬氧化物薄膜在光敏層上的生長速率為0. 1-0. 2nm/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單層有機太陽能電池制備方法，其特征在于所述透明陽極電極層制備步驟中，所述透明絕緣襯底包括預先清洗處理，所述預先清洗處理按如下步驟進行將透明絕緣襯底置于去離子水中，再用超聲波清洗2-3小時；所述金屬納米顆粒層制備步驟中，所述鍍有透明陽極電極層的透明絕緣襯底包括預先清洗處理，所述預先清洗處理按如下步驟進行利用無水甲醇、丙酮的有機溶劑對將鍍有透明陽極電極層的透明絕緣襯底進行擦洗，再結(jié)合超聲波清洗1-2小時后，置于120-150°C下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單層有機太陽能電池，包括透明絕緣襯底、和在透明絕緣襯底上依次層疊形成的透明陽極電極層、金屬納米顆粒層、光敏層和陰極電極層，所述金屬納米顆粒層中金屬納米顆粒的功函數(shù)值高于透明陽極電極層的功函數(shù)值。本發(fā)明單層有機太陽能電池中設置了金屬納米顆粒層，從而進一步增強了單層有機太陽能電池器件的內(nèi)建電場，從而提高了對的激子拆分效率，使得最終提升單層有機太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率；單層有機太陽能電池器件的制備方法采用性能穩(wěn)定的濺射和真空蒸鍍的方式將該太陽能電池器件各層依次形成，使得各層間連接緊密、牢固，從而使得該太陽能電池器件性能穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L51/48GK102290529SQ20101020374
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者周明杰, 孫曉宇, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司