專利名稱：有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，確切地說涉及一種有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法。
背景技術(shù)：
目前的太陽能光伏電池技術(shù)主要是基于硅半導(dǎo)體的單晶硅、多晶硅和非晶硅等光 伏電池，雖然技術(shù)較為成熟，但硅材料制造能耗大、生產(chǎn)成本居高不下，因而不能大規(guī)模地 推廣和應(yīng)用，特別在發(fā)展中國家。因此，人們就開始尋找和開發(fā)新一代更廉價(jià)和經(jīng)濟(jì)的太陽 能電池材料和技術(shù)。 目前，有機(jī)薄膜太陽能電池被期望用作未來的低成本太陽能電池，因?yàn)樗鼈兣c傳 統(tǒng)的硅和化合物半導(dǎo)體太陽能電池相比可以更容易且以更低的設(shè)備成本制造。與無機(jī)半導(dǎo) 體相比，這類有機(jī)半導(dǎo)體材料具有成本低、吸收光譜寬，制造工藝簡單等特點(diǎn)，可以通過真 空熱蒸鍍、旋轉(zhuǎn)涂覆及噴膜等多種方法制作成耗料極少的薄膜。因此，可以制作出大面積、 低成本、輕薄、可巻曲以及方便攜帶的有機(jī)薄膜太陽能電池并開發(fā)出多方面的用途。但是現(xiàn) 有的有機(jī)薄膜太陽能電池的制作方法存在可控性差、重復(fù)性差以及不能制作復(fù)雜圖案的缺 點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前有機(jī)薄膜太陽能電池制作方法中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種巻對
巻(roll-to-roll)印刷工藝制備有機(jī)薄膜太陽能電池的方法。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 —種有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下工序； 1)選擇鍍有電極的透明塑料，將整巻透明塑料巻置于涂布機(jī)的放巻裝置上；
2)抽出透明塑料巻的自由端依次經(jīng)過涂布機(jī)的印刷室、層壓區(qū)和烘干區(qū)，收緊于 收巻裝置里； 3)將調(diào)制好的太陽能電池專用墨注入印刷室內(nèi)的工作臺上，開啟涂布機(jī)同步運(yùn) 行，專用墨被印刷到透明塑料的電極上，印刷后的透明塑料巻經(jīng)過層壓區(qū)和烘干區(qū)干燥后 進(jìn)入收巻裝置進(jìn)行收巻，即完成了一層的印刷； 4)根據(jù)每層不同的特性更換不同的專用墨，重復(fù)上述1、2、3步驟完成有機(jī)薄膜太 陽能電池中間層及電極的印刷。 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先方案是，選取鍍有150納米IT0薄膜陽極的塑料PET，在所述陽 極上以巻對巻印刷厚度為30納米聚[3，4_乙撐二氧噻吩]:聚(苯乙烯磺酸酯)層形式的 空穴傳輸層，在空穴傳輸層上巻對巻印刷厚度為25納米的聚[3-己基噻吩]的供電子層， 在供電子層上巻對巻印刷厚度為25納米的富勒烯的受電子層，在受電子層上巻對巻印刷 厚度為5納米浴銅靈形式的電子傳輸層，最后在電子傳輸層上印刷厚度為100納米的Ag薄 膜電極，獲得有機(jī)薄膜太陽能電池。
本發(fā)明與現(xiàn)有制備方法相比具有的有益效果是，可控性高、重復(fù)性好、速度快、提 高了成品率；具有能制作復(fù)雜圖案的太陽能電池的特點(diǎn)；節(jié)省人力，提高經(jīng)濟(jì)效益。


下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例利用全自動巻對巻涂布機(jī)的工作結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的有機(jī)太陽能電池的截面示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的有機(jī)太陽能電池的截面示意圖。 圖中1、放巻裝置；2全自動巻對巻涂布室；3、層壓區(qū)；4、熱風(fēng)烘干區(qū)；5、收巻裝 置；6、透明襯底；7、陽極；8、空穴傳輸層；9、供電子層；10、受電子層；li、電子傳輸層；12、 陰極。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明提供一種利用全自動巻對巻涂布機(jī)制作有機(jī)薄膜太陽能電池 的方法，l)選擇鍍有電極的透明塑料，將整巻透明塑料巻置于涂布機(jī)的放巻裝置l上；2)抽 出透明塑料巻的自由端依次經(jīng)過涂布機(jī)的印刷室2、層壓區(qū)3和烘干區(qū)4，收緊于收巻裝置5 里；3)將調(diào)制好的太陽能電池專用墨注入印刷室2內(nèi)的工作臺上，開啟涂布機(jī)同步運(yùn)行，專 用墨被印刷到透明塑料的電極上，印刷后的透明塑料巻經(jīng)過層壓區(qū)3和烘干區(qū)4干燥后進(jìn) 入收巻裝置5進(jìn)行收巻，即完成了一層的印刷；4)根據(jù)每層不同的特性更換不同的專用墨， 重復(fù)上述1 、2、3步驟完成有機(jī)薄膜太陽能電池中間層(包括空穴傳輸層、供電子層、受電子 層、電子傳輸層)及電極的印刷。 下面基于其優(yōu)選實(shí)施方案提供本發(fā)明的有機(jī)薄膜太陽能電池及制備方法進(jìn)行詳 細(xì)說明。 在本發(fā)明中，供電子有機(jī)半導(dǎo)體薄膜9由3-烷基噻吩(P3AT)聚合的p-型有機(jī)半 導(dǎo)體分子形成。其中，3-烷基噻吩(P3AT)的分子式如式(1)所示。在式(1)中，n選擇1 或更大的整數(shù)，盡管對n的上限沒有特別限制，但考慮到實(shí)用性，n優(yōu)選為12或者更小。在 此，我們選擇n = 5的3-己基噻吩聚合得到P3HT，分子式結(jié)構(gòu)如式(2)所示。由于3-己基
噻吩再高溫聚合過程中容易產(chǎn)生多種聚合形態(tài)，己基方向整齊度越高光電性能越好。
<formula>formula see original document page 5</formula> 受電子層lO可以由n-型有機(jī)半導(dǎo)體分子形成。富勒烯或富勒烯化合物可以用作 n_型有機(jī)半導(dǎo)體分子。富勒烯根據(jù)其碳原子數(shù)以C60、C70或C82等存在，而富勒烯化合物 是指其中取代基鍵合到C60、C70或其他形式的富勒烯的碳原子上的化合物。下面富勒烯或 富勒烯化合物通稱為富勒烯。
實(shí)施例1 : 如圖2所示，陽極7、空穴傳輸層8、供電子層9、受電子層10、電子傳輸層11和陰極 12相繼堆疊在透明襯底6上；陽極7是具有光學(xué)透明性的透明電極，陰極12是金屬電極。
具體制備方法在塑料PET襯底6上形成的陽極7上以巻對巻絲印30納米的薄膜 厚度形成PEDOT:PSS層(聚[3，4_乙撐二氧噻吩]):聚(苯乙烯磺酸酯))形式的空穴傳 輸層8，其中PET襯底6上陽極7是150納米的ITO薄膜電極。在空穴傳輸層8上巻對巻涂 布印刷薄膜厚度為25納米的聚[3-己基噻吩]的供電子層9。在供電子層9上巻對巻涂布 印刷薄膜厚度為25納米的富勒烯的受電子層10。隨后，在受電子層10上巻對巻絲印形成 大約5納米薄膜厚度的浴銅靈(BCP)形式的電子傳輸層ll，最后在其上形成厚度為100納 米的Ag薄膜電極12，最終獲得實(shí)施例1的有機(jī)薄膜太陽能電池。
實(shí)施例2 如圖3所示，除了供電子層9和受電子層10與實(shí)施例1不同外，其它層的工藝制 作方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例2中供電子層9和受電子層10是同時(shí)巻對巻涂布印刷聚 [3-己基噻吩]和富勒烯混合油墨，刷出50納米薄膜厚度的供電子層9和受電子層10的混 合層，這就獲得實(shí)施例2的有機(jī)薄膜太陽能電池。
權(quán)利要求
有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下工序1)選擇鍍有電極的透明塑料，將整卷透明塑料卷置于涂布機(jī)的放卷裝置上；2)抽出透明塑料卷的自由端依次經(jīng)過涂布機(jī)的印刷室、層壓區(qū)和烘干區(qū)，收緊于收卷裝置里；3)將調(diào)制好的太陽能電池專用墨注入印刷室內(nèi)的工作臺上，開啟涂布機(jī)同步運(yùn)行，專用墨被印刷到透明塑料的電極上，印刷后的透明塑料卷經(jīng)過層壓區(qū)和烘干區(qū)干燥后進(jìn)入收卷裝置進(jìn)行收卷，即完成了一層的印刷；4)根據(jù)每層不同的特性更換不同的專用墨，重復(fù)上述1)、2)、3)步驟完成有機(jī)薄膜太陽能電池中間層及電極的印刷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于所述涂布機(jī)為全自動巻對巻涂布機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機(jī)薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于選取鍍有150納米ITO薄膜陽極的塑料PET，在所述陽極上以巻對巻印刷厚度為30納米聚[3， 4-乙撐二氧噻吩]:聚(苯乙烯磺酸酯)層形式的空穴傳輸層，在空穴傳輸層上巻對巻印刷厚度為25納米的聚[3-己基噻吩]的供電子層，在供電子層上巻對巻印刷厚度為25納米的富勒烯的受電子層，在受電子層上巻對巻印刷厚度為5納米浴銅靈形式的電子傳輸層，最后在電子傳輸層上印刷厚度為100納米的Ag薄膜電極，獲得有機(jī)薄膜太陽能電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用全自動卷對卷涂布機(jī)制作有機(jī)薄膜太陽能電池的方法，選擇鍍有電極的透明塑料，將整卷透明塑料卷置于涂布機(jī)的放卷裝置上；抽出透明塑料卷的自由端依次經(jīng)過涂布機(jī)的印刷室、層壓區(qū)和烘干區(qū)，收緊于收卷裝置里；將調(diào)制好的太陽能電池專用墨注入印刷室內(nèi)的工作臺上，開啟涂布機(jī)同步運(yùn)行，專用墨被印刷到透明塑料的電極上，印刷后的透明塑料卷經(jīng)過層壓區(qū)和烘干區(qū)干燥后進(jìn)入收卷裝置進(jìn)行收卷，即完成了一層的印刷；本發(fā)明與現(xiàn)有制備方法相比具有的有益效果是，可控性高、重復(fù)性好、速度快、提高了成品率。
文檔編號H01L51/48GK101719534SQ20091021894
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者汪志華 申請人:彩虹集團(tuán)公司