太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材及其制備方法，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺3~6份，聚對苯乙撐2~5份，WO32~5份，8-羥基喹啉鋰8~15份，碳酸銫2~8份，聚苯乙烯磺酸0.18~0.76份，十二烷基磺酸鈉0.3~1.6份，亞磷酸酯0.1~0.6份，碳化硅0.45~0.85份，三氧化鉬0.5~1.5份，碳纖維粉1~5份，熱穩(wěn)定劑1~5份，紫外線吸收劑3~10份。在太陽能電池陰極陽極之間增加界面修飾層膜材，可以提高陰極陽極界面之間的電流轉(zhuǎn)換，減少電荷的損失，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種太陽能電池陰極陽極界面修 飾層膜材及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 短缺的能源已嚴重影響人們的生活和制約社會的發(fā)展。豐富的太陽能是重要的清 潔能源，是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。第一次石油危機 之后，各國競相開展太陽能、水能、風(fēng)能等清潔和可再生能源的應(yīng)用研究，尤其是太陽能的 應(yīng)用研究最為廣泛。
[0003] 太陽能作為一種綠色能源對環(huán)境沒有任何無污染性，而且它的來源簡單，可以說 是在人類的生存年限內(nèi)其是取之不盡用之不竭的。太陽能不僅是一次性能源，還是清潔能 源，它資源豐富、普遍存在、無需運輸、還可免費使用、最重要的是對環(huán)境沒有任何污染。太 陽能電池也因太陽能的特殊性具有許多其他發(fā)電方式所不具備的優(yōu)點：不受地域限制、不 消耗燃料、規(guī)模可大可小、靈活性大、無污染、無噪音、安全可靠、建設(shè)周期短、維護簡單、最 具有大規(guī)模應(yīng)用的可能性。所以很多專家把太陽能能源作為可替代的能源去開發(fā)，希望太 陽能夠造福于人類?，F(xiàn)如今所使用的太陽能有很大一部分是由太陽電池轉(zhuǎn)換得來的。因為 太陽能電池對光有感應(yīng)，能夠把照射在其表面的光能轉(zhuǎn)換為電能。目前，在有關(guān)專家的努 力下，太陽能電池己經(jīng)走向了商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。
[0004] 太陽能發(fā)電種類很多，目前，較為成熟的有太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電。光 伏太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，由半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能的器件。根 據(jù)光伏活性層半導(dǎo)體材料的不同，光伏太陽能電池可分為無機太陽能電池、染料敏化太陽 能電池及有機薄膜太陽能電池三大類。有機太陽能電池由于可大面積實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)換，可 作為具有應(yīng)用前景的低成本的可再生能源。而迄今為止，報道的有機光伏太陽能電池均是 由一層聚合物給體和富勒烯衍生物受體共混的本體異質(zhì)結(jié)夾在透明導(dǎo)電電極(如IT0)和 金屬電極之間組成的。為了提高有機太陽能電池的性能，研究者們通常會在光敏活性層和 電極之間引入載流子收集層。該層的加入一般是為了在兩個電極之間建立歐姆接觸從而有 效提高在電極處的電荷提取?；钚詫雍碗姌O之間幾十毫伏的勢壘高度可導(dǎo)致大量的電荷積 累，從而導(dǎo)致重大的電荷復(fù)合損失和較差的光伏性能。因此，活性層和陰極陽極之間的界面 修飾對電荷的傳輸和提取非常重要，這也就決定了器件的性能和長期穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材及其制備方法，在 太陽能電池陰極陽極之間增加界面修飾層膜材，可以提高陰極陽極界面之間的電流轉(zhuǎn)換， 減少電荷的損失，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時在該膜材的加入可以延長太陽能 電池的使用壽命。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺:T6 份，聚對苯乙撐2飛份，W03 2飛份，8-羥基喹啉鋰8?15份，碳酸銫2?8份，聚苯乙烯磺酸 0. 18?0. 76份，十二烷基磺酸鈉0. 3?1. 6份，亞磷酸酯0. 1?0. 6份，碳化硅0. 45、. 85份，三 氧化鑰0. 51. 5份，碳纖維粉1飛份，熱穩(wěn)定劑1飛份，紫外線吸收劑：T10份。
[0007] 所述熱穩(wěn)定劑為二月桂酸二丁基錫或者月桂酸馬來酸二丁基錫。
[0008] 所述紫外線吸收劑為水楊酸苯酯。
[0009] 所述碳化娃的粒度為0? 2?0? 35mm。
[0010] 還包括硫代二丙酸二月桂酯〇? 51. 5份。
[0011] 所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺 4飛份，聚對苯乙撐3?4份，W03 3?4份，8-羥基喹啉鋰1(T13份，碳酸銫4飛份，聚苯乙烯 磺酸0. 4、. 6份，十二烷基磺酸鈉0. 8?1. 5份，亞磷酸酯0. 3f〇. 48份，碳化硅0. 6?0. 72 份，三氧化鑰0.81. 2份，碳纖維粉21份，熱穩(wěn)定劑2?3份，紫外線吸收劑51份，硫代二 丙酸二月桂酯1~1. 5份。
[0012] 所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺 4. 5份，聚對苯乙撐3.5份，W03 3. 5份，8-羥基喹啉鋰11. 8份，碳酸銫5份，聚苯乙烯磺酸 0. 5份，十二烷基磺酸鈉1. 2份，亞磷酸酯0. 44份，碳化硅0. 69份，三氧化鑰1份，碳纖維 粉3份，熱穩(wěn)定劑2. 6份，紫外線吸收劑6. 5份，硫代二丙酸二月桂酯1.2份。
[0013] 所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材的制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至12(Tl80°C，10(T200rpm轉(zhuǎn) 速下持續(xù)攪拌3~8h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至18(T220°C，保溫廣3h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0014] 步驟1)中加熱至160°C，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù)攪拌5h。
[0015] 步驟2)中升溫至200°C，保溫2h。
[0016] 有益效果：本發(fā)明提供的一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材及其制備方 法，在太陽能電池陰極陽極之間增加界面修飾層膜材，可以提高陰極陽極界面之間的電流 轉(zhuǎn)換，減少電荷的損失，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時在該膜材的加入可以延長太 陽能電池的使用壽命。

【具體實施方式】 [0017] 實施例1 一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺3份， 聚對苯乙撐2份，W03 2份，8-羥基喹啉鋰8份，碳酸銫2份，聚苯乙烯磺酸0. 18份，十二 烷基磺酸鈉〇. 3份，亞磷酸酯0. 1份，碳化硅0. 45份，三氧化鑰0. 5份，碳纖維粉1份， 熱穩(wěn)定劑二月桂酸二丁基錫1份，紫外線吸收劑水楊酸苯酯3份。碳化硅的粒度為 0. 2~0. 35mm。
[0018] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至160°c，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù) 攪拌5h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至200°C，保溫2h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0019] 實施例2 一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺6份， 聚對苯乙撐5份，W03 5份，8-輕基喹啉鋰15份，碳酸銫8份，聚苯乙烯磺酸0.76份，十二 烷基磺酸鈉1. 6份，亞磷酸酯0. 6份，碳化硅0. 85份，三氧化鑰1. 5份，碳纖維粉5份， 熱穩(wěn)定劑二月桂酸二丁基錫5份，紫外線吸收劑水楊酸苯酯10份。碳化硅的粒度為 0. 2~0. 35mm。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至160°c，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù) 攪拌5h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至200°C，保溫2h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0021] 實施例3 一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺4. 5 份，聚對苯乙撐3份，W03 3份，8-輕基喹啉鋰11份，碳酸銫4份，聚苯乙烯磺酸0.56份， 十二烷基磺酸鈉〇. 7份，亞磷酸酯0. 35份，碳化硅0. 6份，三氧化鑰0. 9份，碳纖維粉3 份，熱穩(wěn)定劑二月桂酸二丁基錫3份，紫外線吸收劑水楊酸苯酯5份。碳化硅的粒度為 0. 2~0. 35mm。
[0022] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至160°C，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù) 攪拌5h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至200°C，保溫2h ; 3)將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0023] 實施例4 太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺4份，聚對 苯乙撐3份，W03 3份，8-羥基喹啉鋰10份，碳酸銫4份，聚苯乙烯磺酸0. 4份，十二烷基 磺酸鈉〇. 8份，亞磷酸酯0. 31份，碳化硅0. 6份，三氧化鑰0. 8份，碳纖維粉2份，熱穩(wěn)定 劑月桂酸馬來酸二丁基錫2份，紫外線吸收劑水楊酸苯酯5份，硫代二丙酸二月桂酯1 份。碳化硅的粒度為0. 2~0. 35mm。
[0024] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至160°C，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù) 攪拌5h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至200°C，保溫2h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0025] 實施例5 太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺5份，聚對 苯乙撐4份，W03 4份，8-羥基喹啉鋰13份，碳酸銫6份，聚苯乙烯磺酸0. 6份，十二烷基 磺酸鈉1. 5份，亞磷酸酯0. 48份，碳化硅0. 72份，三氧化鑰1. 2份，碳纖維粉4份，熱穩(wěn) 定劑月桂酸馬來酸二丁基錫3份，紫外線吸收劑水楊酸苯酯8份，硫代二丙酸二月桂酯 1. 5份。碳化硅的粒度為0. 2?0. 35mm。
[0026] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至160°C，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù) 攪拌5h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至200°C，保溫2h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0027] 實施例6 太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺4. 5份，聚 對苯乙撐3.5份，W03 3. 5份，8-羥基喹啉鋰11. 8份，碳酸銫5份，聚苯乙烯磺酸0.5份， 十二烷基磺酸鈉1. 2份，亞磷酸酯0. 44份，碳化硅0. 69份，三氧化鑰1份，碳纖維粉3份， 熱穩(wěn)定劑二月桂酸二丁基錫2. 6份，紫外線吸收劑水楊酸苯酯6. 5份，硫代二丙酸二月 桂酯1.2份。碳化硅的粒度為0.2?0. 35mm。
[0028] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至160°C，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù) 攪拌5h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至200°C，保溫2h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
[0029] 將實施例1飛中制備得到的太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材應(yīng)用到有機光 伏太陽能電池上，考察其器件能量轉(zhuǎn)換效率，對其使用壽命進行計算機模擬，結(jié)果見表1。
[0030] 器件的制備：倒置有機光伏太陽能電池是在表面電阻為20 Q每平方的IT0基 底上制備的。制備器件之前，IT0玻璃基底先用Dec〇n90超聲波清洗，再用去離子水沖洗， 隨后放在干燥箱中烘干。將實施例1飛中制備得到的太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材 覆蓋在陰極陽極之間，膜厚為30nm，以未覆蓋修飾層膜材的作為對照，結(jié)果見表1。
[0031] 表1:

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于組分及各組分質(zhì)量分數(shù)如 下：聚苯胺:T6份，聚對苯乙撐2飛份，W03 2飛份，8-羥基喹啉鋰8?15份，碳酸銫2?8 份，聚苯乙烯磺酸0. 18、. 76份，十二烷基磺酸鈉0. 3?1. 6份，亞磷酸酯0. 6份，碳化 硅0. 45、. 85份，三氧化鑰0. 5?1. 5份，碳纖維粉1飛份，熱穩(wěn)定劑1飛份，紫外線吸收劑 3?10份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于：所述熱穩(wěn) 定劑為二月桂酸二丁基錫或者月桂酸馬來酸二丁基錫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于：所述紫外 線吸收劑為水楊酸苯酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于：所述碳化 硅的粒度為〇. 2?0. 35mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于：還包括硫 代二丙酸二月桂酯〇.5~2.5份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于組分及各 組分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺4飛份，聚對苯乙撐3?4份，W03 3?4份，8-羥基喹啉鋰1(T13 份，碳酸銫4飛份，聚苯乙烯磺酸0.4、. 6份，十二烷基磺酸鈉0.8~1. 5份，亞磷酸酯 0. 3f〇. 48份，碳化硅0. 6?0. 72份，三氧化鑰0. 8?1. 2份，碳纖維粉2?4份，熱穩(wěn)定劑2?3 份，紫外線吸收劑5~8份，硫代二丙酸二月桂酯1~1. 5份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材，其特征在于組分及各組 分質(zhì)量分數(shù)如下：聚苯胺4. 5份，聚對苯乙撐3.5份，W03 3. 5份，8-羥基喹啉鋰11. 8份，碳 酸銫5份，聚苯乙烯磺酸0.5份，十二烷基磺酸鈉1.2份，亞磷酸酯0.44份，碳化硅0.69 份，三氧化鑰1份，碳纖維粉3份，熱穩(wěn)定劑2. 6份，紫外線吸收劑6. 5份，硫代二丙酸二月 桂酯1. 2份。
8. 權(quán)利要求1所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材的制備方法，其特征在于包括 如下步驟： 1) 將聚苯胺、聚對苯乙撐和聚苯乙烯磺酸混合均勻，加熱至12(Tl80°C，10(T200rpm轉(zhuǎn) 速下持續(xù)攪拌3~8h，制得膜基體材料，備用； 2) 將W03、8-羥基喹啉鋰、碳酸銫、十二烷基磺酸鈉、亞磷酸酯、碳化硅、三氧化鑰、碳纖 維粉、在室溫下混合均勻，然后加入熱穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，繼續(xù)攪拌，在攪拌過程中加 入步驟1)得到的膜基體材料，升溫至18(T220°C，保溫廣3h ; 3) 將步驟2)保溫后的物料經(jīng)單螺桿擠出造粒，然后將造好的粒料由單螺桿吹膜成 型；其中，擠出造粒條件為：一段200°C，二段210°C，三段230°C，四段250°C，口膜溫度 為250°C;吹膜成型條件為：一段220°C，二段240°C，三段250°C，四段260°C，口膜溫度為 240。。。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材的制備方法，其特征在 于：步驟1)中加熱至160°C，180rpm轉(zhuǎn)速下持續(xù)攪拌5h。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述太陽能電池陰極陽極界面修飾層膜材的制備方法，其特征在 于：步驟2)中升溫至200°C，保溫2h。
【文檔編號】H01L51/46GK104409638SQ201410636691
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術(shù)有限公司