太阳能电池及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法。 【背景技术】
随着全球经济的快速发展, 能源的消耗急剧增长, 化石燃料的巨量使用不仅造成 了煤、 石油、 天然气等不可再生资源的日渐枯竭, 威胁到人类社会的能源安全, 而且大量二 氧化碳的排放也造成了日益严重的社会环境问题。在这种形势下, 急需开发利用既经济性 能又高的清洁能源。 其中, 太阳能被视为可利用的、 最有前途的、 可再生能源之一, 引起人们 的关注。
近年来, 随着对有机太阳能电池材料和器件结构的不断探索, 有机太阳能电池的 效率已经达到了 6%~ 7%。然而要实现商业化, 有机太阳能电池的光电转换效率仍然较 低, 器件的稳定性也还有待于进一步的提高。 在本体异质结型的有机太阳能电池中, 由于异 质结界面增多, 活性材料吸收太阳光后产生的激子能迅速解离形成自由的电子和空穴, 相 对两层结构来说, 效率得到了较大提高。 但是与无机半导体相比, 有机物中的载流子迁移率 相对较低, 大部分的载流子还未来得及传输到电池的两电极, 就已经发生了复合, 这样就导 致电流损失, 使有机太阳能电池的短路电流较低, 其光电转换效率也偏低 ; 另外, 有机太阳 能电池的光活性层的厚度一般要求控制在 100nm 左右, 部分太阳光来不及被光活性层吸收 就已经透过, 造成了太阳光的浪费, 也使得效率不高。 【发明内容】
基于此, 有必要提供一种光电转换效率较高的太阳能电池及其制备方法。
一种太阳能电池, 包括 : 透明基体 ; 透明导电电极, 设于透明基体上 ; 第一缓冲层, 设于透明导电电极上 ; 第一纳米柱阵列层, 设于第一缓冲层上 ; 第二纳米柱阵列层, 间隔设 于第一纳米柱阵列层上, 第二纳米柱阵列层包括周期性间隔排布的多个第二纳米柱, 该多 个第二纳米柱构成二维光子晶体结构 ; 光活性层, 填充于第一纳米柱阵列层和第二纳米柱 阵列层之间, 且渗透进入第一纳米柱阵列层和第二纳米柱阵列层内部 ; 第二缓冲层, 设于第 二纳米柱阵列层上 ; 及导电电极, 设于第二缓冲层上。
在优选的实施例中, 该导电电极的材料为具有高功函数的金属, 该第一纳米柱阵 列层的材料为传输电子的材料, 该第二纳米柱阵列层的材料为传输空穴的材料。
在优选的实施例中, 该具有高功函数的金属为 Ag 或 Au。
在优选的实施例中, 该导电电极的材料为具有低功函数的金属, 该第一纳米柱阵 列层的材料为传输空穴的材料, 该第二纳米柱阵列层的材料为传输电子的材料。
在优选的实施例中, 该具有低功函数的金属为 Al、 Ca-Al 合金、 Ba-Al 合金、 Mg-Ag 合金中的一种。
在优选的实施例中, 该传输电子的材料为 TiOx、 Cs2CO3、 ZnO、 SnO2 中的至少一种, 该 传输空穴的材料为 NiO、 MoO3、 V2O5、 WO3 中的至少一种。在优选的实施例中, 该第一缓冲层的材料与该第一纳米柱阵列层的材料相同, 该 第二缓冲层的材料与该第二纳米柱阵列层的材料相同。
在优选的实施例中, 该光活性层为电子给体材料和电子受体材料的混合物或为分 子内含电子给体 - 受体单元的材料。
在优选的实施例中, 该电子给体材料为噻吩小分子、 噻吩寡聚物或噻吩聚合物、 芳 香胺类材料、 PPV 类材料、 稠环芳香化合物、 酞菁类染料、 亚酞菁染料中的至少一种 ; 该电子 受体材料为富勒烯及其衍生物、 PPV 类材料、 稠环芳香化合物中的至少一种。
一种太阳能电池的制备方法, 包括如下步骤 : 于一透明基体上形成透明导电电极 ; 于该透明导电电极上形成第一缓冲层 ; 于该第一缓冲层上形成第一纳米柱阵列层 ; 于该第 一纳米柱阵列层上形成光活性层 ; 于该光活性层上形成第二纳米柱阵列层, 该第二纳米柱 阵列层包括周期性间隔排布的多个第二纳米柱, 该多个第二纳米柱构成二维光子晶体结 构; 于该第二纳米柱阵列层上形成第二缓冲层 ; 及于该第二缓冲层上形成导电电极。
上述太阳能电池工作时, 光活性层吸收太阳光后产生激子, 在给体、 受体材料界面 处发生分离产生自由的电子和空穴。由于纳米柱阵列中纳米柱之间的距离很短, 自由的电 子和空穴很容易传输至纳米柱上, 再通过纳米柱迅速传输至太阳能电池的两极上。在这种 太阳能电池结构中, 电子和空穴的传输都有各自直接的导通路径, 提高了载流子的传输效 率, 减少了载流子的复合几率, 提高了载流子的收集效率, 使太阳能电池的短路电流增大, 进而提高其光电转换效率。 【附图说明】
图 1 为一实施例的太阳能电池的剖面示意图。 【具体实施方式】
请参阅图 1, 本实施例所提供的太阳能电池 100 为层叠结构, 其包括透明基体 10、 透明导电电极 20、 第一缓冲层 30、 第一纳米柱阵列层 40、 第二纳米柱阵列层 50、 第二缓冲层 60、 导电电极 70 及光活性层 80。
透明基体 10 为有机太阳能电池 100 的基板, 其大致为平板状。透明基体 10 的材 料可为玻璃、 有机玻璃、 硅、 塑料或者有机合成材料等透光材料。
透明导电电极 20 大致为平板状, 其设于透明基体 10 上。透明导电电极 20 的材料 可为导电金属氧化物薄膜或导电高分子材料。 所述导电金属氧化物选自导电金属氧化物如 铟锡氧化物 (ITO)、 氟锡氧化物 (FTO) 和铝锌氧化物 (AZO) 中的至少一种 ; 透明导电电极 20 的厚度为 80 ~ 120nm, 透光率大于 80%。
第一缓冲层 30 大致为平板状, 其设于透明导电电极 20 上。第一缓冲层 30 的主要 作用是用来传输载流子。光活性层 80 中产生的自由载流子可以迅速通过它传输至电极一 端。第一缓冲层 30 还能阻挡部分激子。构成第一缓冲层 30 的材料按照传输载流子性质的 不同, 可以分为两类 : 一类是传输电子的材料, 可为 TiOx、 Cs2CO3、 ZnO、 SnO2 的至少一种, 另一 类是传输空穴的材料, 可为 NiO、 MoO3、 V2O5、 WO3 的至少一种。第一缓冲层 30 的厚度为 20 ~ 80nm。第一缓冲层 30 还具有良好的光透过率。
第一纳米柱阵列层 40 设于第一缓冲层 30 上。第一纳米柱阵列层 40 包括呈阵列排布的多个第一纳米柱 41。第一纳米柱 41 的形状可为直径为 30 ~ 200nm 的圆柱或平均边 长为 30 ~ 200nm 方形柱。第一纳米柱 41 的高度为 100 ~ 1000nm, 柱间间距为 30-100nm。 第一纳米柱阵列层 40 的作用是传输载流子, 自由的光生载流子可以迅速通过其传输至第 一缓冲层 30, 进而传输至透明导电电极 20。第一纳米柱阵列层 40 的材料与第一缓冲层 30 的材料相同。
第二纳米柱阵列层 50 间隔设置与第一纳米柱阵列层 40 之上, 即第二纳米柱阵列 层 50 与第一纳米柱阵列层 40 不直接接触, 且二者之间形成 30 ~ 120nm 的间隔。第二纳米 柱阵列层 50 包括呈阵列排布的多个第二纳米柱 51。 第二纳米柱 51 的形状可为直径为 30 ~ 200nm 的圆柱或平均边长为 30 ~ 200nm 方形柱。第二纳米柱 51 的高度为 100 ~ 1000nm, 柱间间距为 30-100nm。 通过时域有限差分法 (FDTD Solutions) 设计第二纳米柱 51 的排布 形式, 确定第二纳米柱 51 的相关数据, 使其构成二维光子晶体结构, 达到对太阳光能量的 最大限度吸收和减反。第二纳米柱阵列层 50 的作用是传输载流子, 自由的光生载流子可以 迅速通过其传输至第二缓冲层 60, 进而传输至导电电极 70。 构成第二纳米柱阵列层 50 的材 料按照传输载流子性质的不同, 可以分为两类 : 一类是传输电子的材料, 可为 TiOx、 Cs2CO3、 ZnO、 SnO2 的至少一种, 另一类是传输空穴的材料, 可为 NiO、 MoO3、 V2O5、 WO3 的至少一种。 第二缓冲层 60 大致为平板, 其设于第二纳米柱阵列层 50 之上。第二缓冲层 60 的 作用与第一缓冲层 30 相近, 其厚度为 20 ~ 80nm。第二缓冲层 60 的材料与第二纳米柱阵列 层 50 的材料相同。
导电电极 70 大致为平板, 其设于第二缓冲层 60 上。导电电极 70 可为金属薄膜电 极, 其可以作为太阳能电池的阴极或阳极。构成导电电极 70 的材料按材料功函数高低可以 分为两类 : 第一类是具有高功函数 (High work function) 的金属, 如 Ag、 Au 等 ; 第二类是 具有低功函数 (Low work function) 的金属或合金, 如 Al、 Ca-Al 合金、 Ba-Al 合金、 Mg-Ag 合金等。导电电极 70 的厚度为 80 ~ 150nm。当导电电极 70 为具有高功函数的金属时, 第 一缓冲层 30 与第一纳米柱阵列 40 为传输电子的材料, 第二过渡层 60 与第二纳米柱阵列 50 为传输空穴的材料 ; 当所述电极 70 为具有低功函数的金属或者合金时, 第一缓冲层 30 与第 一纳米柱阵列 40 为传输空穴的材料, 第二缓冲层 60 与第二纳米柱阵列 50 为传输电子的材 料。
光活性层 80 为是太阳能电池 100 吸收太阳光产生光电流、 光电压的主要区域。光 活性层 80 填充于第一纳米柱阵列层 40 和第二纳米柱阵列层 50 之间, 且渗透进入第一纳米 柱阵列层 40 和第二纳米柱阵列层 50 内部。光活性层 80 的材料为电子给体材料和电子受 体材料的混合物或为分子内含电子给体 - 受体单元的材料。电子给体材料可为噻吩类材料 [ 包括聚合物 ( 如 P3HT、 PCPDTBT、 P3OT)、 小分子或寡聚物 ( 如 DCV5T、 V5T、 4G1-3S、 3G1-1S)]、 芳香胺类材料 ( 如 TPD、 TPA-Th-CN、 TCVA)、 PPV 类材料 ( 如 PPV、 MEH-PPV、 MDMO-PPV)、 稠环 芳香化合物 ( 如 Tetracene、 Pentacene、 Pe-Th2)、 酞菁类染料 [MPc(M 为金属离子, 如 CuPc、 ZnPc 等 )、 H2Pc、 SubPc( 为亚酞菁材料 )]。 电子受体材料可以是富勒烯及其衍生物 [ 如 C60、 PCBM(PC60BM、 PC70BM)、 ThCBM、 PCBB]、 PPV 类材料 ( 如 CN-Ether-PPV、 MEH-CN-PPV)、 稠环芳 香化合物 ( 如 PTCBI、 PTCDA、 BBL) 等。由于第一纳米柱阵列层 40 与第二纳米柱阵列层 50 相互不接触, 因此除第一纳米柱阵列层 40 与第二纳米柱阵列层 50 之间填充有光活性层 80 外, 多个第一纳米柱 41 和 / 或多个第二纳米柱 51 之间也填充有光活性层 80。
太阳能电池工作时, 光活性层吸收太阳光后产生激子, 在给体、 受体材料界面处发 生分离产生自由的电子和空穴。由于纳米柱阵列中纳米柱之间的距离很短, 自由的电子和 空穴很容易传输至纳米柱上, 再通过纳米柱迅速传输至太阳能电池的两极上。在这种太阳 能电池结构中, 电子和空穴的传输都有各自直接的导通路径, 提高了载流子的传输效率, 减 少了载流子的复合几率, 提高了载流子的收集效率, 使太阳能电池的短路电流增大, 进而提 高其光电转换效率。
其次, 虽然上述有机太阳能电池的两个纳米柱阵列之间的距离只有几十到一百多 纳米, 但是由于纳米柱阵列的空隙内填充了有机光活性材料, 太阳光在太阳能电池内传输 的路径相对于一般结构的异质结有机太阳能电池而言长了很多, 可以使有机光活性材料充 分吸收太阳光, 提高太阳能电池的光电转换效率。
最后, 由于纳米柱阵列中填充了有机光活性材料, 此种周期性的结构形成了光子 晶体结构, 光活性的有机材料来不及吸收的太阳光可以通过此结构的反射作用重新照射到 有机材料上, 增强有机材料对太阳光的吸收, 提高太阳能电池的光电转换效率。
上述有机太阳能电池 100 的制备方法包括以下步骤 :
(1) 于一透明基体上形成透明导电电极。 以玻璃等透光材料作为图 1 中的透明基板 10, 然后在基板 10 的一侧采用真空蒸镀 法、 磁控溅射法、 脉冲激光沉积法、 化学气相沉积、 溶胶 - 凝胶法等方法沉积一层透明导电 薄膜, 并将其刻蚀成具有一定宽度的条纹图样, 作为图 1 中的透明导电电极 20, 然后将其洗 净, 烘干。
(2) 于透明导电电极上形成第一缓冲层。
可采用真空蒸镀、 化学气相沉积、 电子束蒸发、 低温真空溅射、 溶胶 - 凝胶法等方 法在透明导电电极 20 上沉积一层第一缓冲层 30。若为溶液法制备时需加热烘干。
(3) 于第一缓冲层上形成第一纳米柱阵列层。
可采用真空蒸镀、 化学气相沉积、 诱导耦合等离子体刻蚀、 电子束曝光、 电子束蒸 发、 低温真空溅射等方法在第一缓冲层 30 上面制备第一纳米柱阵列层 40。
(4) 于第一纳米柱阵列层上形成光活性层。
可采用真空共蒸镀光活性材料、 或者将光活性材料配成溶液, 将其填充到第一纳 米柱阵列层 40 的多个第一纳米柱 41 之间的空隙内, 空隙填满后继续在上面沉积一层光活 性层 80。若为溶液法制备时需加热烘干。
(5) 于光活性层上形成第二纳米柱阵列层。
采用纳米压印方法, 在光活性材料上形成纳米阵列的图案, 然后不限于采用真空 蒸镀、 化学气相沉积、 电子束蒸发、 低温真空溅射、 溶胶 - 凝胶法等方法, 将上面的图案用纳 米柱阵列的材料填满, 形成第二纳米柱阵列层 50。通过时域有限差分法 (FDTD Solutions) 设计第二纳米柱阵列层 50 内的第二纳米柱 51 的排布形式, 使其构成二维光子晶体结构。 溶 液法制备时需加热烘干。
(6) 于第二纳米柱阵列层上形成第二缓冲层。
可采用真空蒸镀、 化学气相沉积、 电子束蒸发、 低温真空溅射、 溶胶 - 凝胶法等方 法在第二纳米柱阵列 50 上沉积一层第二缓冲层 60。溶液法制备时需加热烘干。
(7) 于第二缓冲层上形成导电电极。
可采用真空蒸镀、 化学气相沉积、 电子束蒸发、 低温真空溅射法在第二缓冲层 60 上沉积一层导电电极 70。优选的, 本发明太阳能电池 100 的制备方法还包括将步骤 (7) 形 成的太阳能电池在惰性气氛中退火处理。
以下用具体实施例来进一步说明太阳能电池。
实施例 1
(1) 采用真空蒸镀法, 在玻璃基板上面制备厚度为 80nm 的透明导电金属氧化物 ITO 薄膜层, 将透明导电金属氧化物薄膜刻蚀成一定图案, 并将其洗净烘干 ;
(2) 采用真空蒸镀法在透明导电金属氧化物 ITO 薄膜上制备一层厚度为 20nm 的第 一缓冲层 ZnO 薄膜 ;
(3) 采用化学气相沉积法在 ZnO 薄膜上制备 ZnO 圆柱形纳米柱阵列层, 圆形平均直 径为 30nm, 高度为 100nm, 柱间间距为 30nm ;
(4) 采用真空共蒸镀法, 将 Pentacene 与 PCBM 按质量比为 4 ∶ 1, 填充到纳米柱阵 列形成的空隙内, 空隙填满后继续在上面沉积一层厚度为 1030nm 的光活性材料 ;
(5) 采用纳米压印法, 在光活性材料上形成圆柱形纳米阵列的图案, 圆形平均直径 为 200nm, 高度为 1000nm, 柱间间距为 100nm ; 然后采用电子束蒸发法将 NiO 填充到圆柱形 纳米阵列的图案中, 形成以上尺寸的 NiO 纳米柱阵列层 ; 两个纳米柱阵列层相互不接触, 除 了每个纳米柱阵列的空隙内充满光活性材料之外, 两个纳米柱阵列之间填充的光活性材料 的厚度为 30nm ; (6) 采用低温真空溅射法在 NiO 的纳米柱阵列层上沉积一层厚度为 80nm 的第二缓 冲层 NiO ;
(7) 采用电子束蒸发法在缓冲层 NiO 上面沉积一层厚度为 80nm 的 Ag ;
(8) 将上面的太阳能电池在惰性气氛中退火处理, 制作完成。
实施例 2
(1) 利用磁控溅射法, 在有机玻璃基板上面制备厚度为 120nm 透明导电金属氧化 物 FTO 薄膜层, 将透明导电金属氧化物薄膜刻蚀成一定图案, 并将其洗净烘干 ;
(2) 采用电子束蒸发法在透明导电金属氧化物 FTO 薄膜上制备一层厚度为 80nm 的 第一缓冲层 SnO2 薄膜 ;
(3) 采用真空蒸镀法在 SnO2 薄膜上制备 ZnO 圆柱形纳米柱阵列层, 圆形平均直径 为 65nm, 高度为 280nm, 柱间间距为 40nm ;
(4) 采用真空共蒸镀法, 将 CuPc 与 PCBM 按质量比为 1 ∶ 4, 填充到纳米柱阵列形 成的空隙内, 空隙填满后继续在上面沉积一层厚度为 870nm 光活性材料 ;
(5) 采用纳米压印法, 在光活性材料上形成圆柱形纳米阵列的图案, 圆形平均直径 为 165nm, 高度为 820nm, 柱间间距为 85nm ; 然后采用真空蒸镀法将 MoO3 填充到纳米阵列的 图案中, 形成以上尺寸的 MoO3 纳米柱阵列 ; 两个纳米柱阵列层相互不接触, 除了每个纳米 柱阵列的空隙内充满光活性材料之外, 两个纳米柱阵列层之间填充的光活性材料的厚度为 50nm ;
(6) 采用低温真空溅射法在 MoO3 的纳米柱阵列上沉积一层厚度为 20nm 的第二缓 冲层 WO3 ;
(7) 采用化学气相沉积法在缓冲层 WO3 上面沉积一层厚度为 120nm 的 Au ;
(8) 将上面的太阳能电池在惰性气氛中退火处理, 制作完成。
实施例 3
(1) 利用化学气相沉积法, 在透明塑料基板上面制备厚度为 100nm 的透明导电金 属氧化物 AZO 薄膜层, 将透明导电金属氧化物薄膜刻蚀成一定图案, 并将其洗净烘干 ;
(2) 采用溶胶 - 凝胶法在透明导电金属氧化物 AZO 薄膜上沉积一层厚度为 30nm 的 第一缓冲层 TiOx, 加热烘干 ;
(3) 采用诱导耦合等离子体刻蚀法在缓冲层 TiOx 上面制备 ZnO 圆柱形纳米柱阵 列, 圆形平均直径为 95nm, 高度为 460nm, 柱间间距为 55nm ;
(4) 配制 P3HT 与 PCBM 质量比为 4 ∶ 1、 均匀混合的、 总浓度为 15mg/ml 的氯苯溶 液, 将混合溶液填充到纳米柱阵列形成的空隙内, 空隙填满后加热烘干, 继续在上面沉积一 层厚度为 710nm 的上述光活性材料加热烘干 ;
(5) 采用纳米压印方法, 在光活性材料上形成圆柱形纳米阵列的图案, 圆形平均直 径为 130nm, 高度为 640nm, 柱间间距为 70nm ; 然后采用低温真空溅射法将 WO3 填充到纳米阵 列的图案中, 形成以上尺寸的 WO3 纳米柱阵列 ; 两个纳米柱阵列层相互不接触, 除了每个纳 米柱阵列的空隙内充满光活性材料之外, 两个纳米柱阵列层之间填充的光活性材料的厚度 为 70nm ;
(6) 采用溶胶 - 凝胶法等方法在纳米柱阵列 WO3 上沉积一层厚度为 70nm 的第二缓 冲层 V2O5, 加热烘干 ;
(7) 采用低温真空溅射法在缓冲层 60 上面沉积一层厚度为 100nm 的 Ag ;
(8) 将上面的太阳能电池在惰性气氛中退火处理, 制作完成。
以上三个实施例的太阳能电池结构中, 透明导电金属氧化物做阴极、 Au 或者 Ag 做 阳极、 光活性层及载流子传输层被夹在阴阳两极之间。 由于不活泼金属做导电电极, 电极本 身很稳定, 空气中的氧气、 水汽也很难进入光活性层, 所以这种结构能够提高器件性能的稳 定性。
实施例 4
(1) 采用溶胶 - 凝胶法, 在硅片基板上面制备厚度为 100nm 的透明导电金属氧化 物 ITO 薄膜层, 加热烘干, 然后将透明导电金属氧化物薄膜刻蚀成一定图案, 并将其洗净烘 干;
(2) 采用低温真空溅射法在透明导电金属氧化物 ITO 薄膜上沉积一层厚度为 40nm 的第一缓冲层 NiO ;
(3) 采用电子束蒸发法在缓冲层 NiO 上面制备 NiO 方形纳米柱阵列, 方形平均边长 为 130nm, 高度为 640nm, 柱间间距为 70nm ;
(4) 配制 P3HT 与 PCBM 质量比为 1 ∶ 4、 均匀混合的、 总浓度为 30mg/ml 的氯苯溶 液, 将混合溶液填充到纳米柱阵列形成的空隙内, 空隙填满后加热烘干, 继续在上面沉积一 层厚度为 550nm 的上述光活性材料, 加热烘干 ;
(5) 采用纳米压印方法, 在光活性材料上形成圆柱形纳米柱阵列的图案, 圆形平均 直径为 95nm, 高度为 460nm, 柱间间距为 55nm ; 然后采用化学气相沉积法将 ZnO 填充到纳米 阵列的图案中, 形成以上尺寸的 ZnO 纳米柱阵列 ; 两个纳米柱阵列相互不接触, 除了每个纳 米柱阵列的空隙内充满光活性材料之外, 两个纳米柱阵列之间填充的光活性材料的厚度为90nm ;
(6) 采用化学气相沉积法在纳米柱阵列 ZnO 上沉积一层厚度为 60nm 的第二缓冲层Cs2CO3 ; (7) 采用真空蒸镀法在缓冲层 Cs2CO3 上面沉积一层厚度为 80nm 的 Al ;
(8) 将上面的太阳能电池在惰性气氛中退火处理, 制作完成。
实施例 5 :
(1) 采用真空蒸镀法, 在玻璃基板上面制备厚度为 90nm 透明导电金属氧化物 FTO 薄膜层, 将透明导电金属氧化物薄膜刻蚀成一定图案, 并将其洗净烘干 ;
(2) 采用电子束蒸发法在透明导电金属氧化物 FTO 薄膜上沉积一层厚度为 60nm 的 第一缓冲层 WO3 ;
(3) 采用化学气相沉积法缓冲层 WO3 上面制备 MoO3 方形纳米柱阵列, 方形平均边 长为 165nm, 高度为 820nm, 柱间间距为 85nm ;
(4) 配制 MEH-PPV 与 PCBM 质量比为 4 ∶ 1、 均匀混合的、 总浓度为 15mg/ml 的氯苯 溶液, 将混合溶液填充到半导体纳米柱阵列形成的空隙内, 空隙填满后加热烘干, 继续在上 面沉积一层厚度为 380nm 的上述光活性材料, 加热烘干 ;
(5) 采用纳米压印方法, 在光活性材料上形成方形纳米柱阵列的图案, 方形平均边 长为 65nm, 高度为 280nm, 柱间间距为 40nm ; 然后采用低温真空溅射法将 ZnO 填充到纳米阵 列的图案中, 形成以上尺寸的 ZnO 纳米柱阵列 ; 两个纳米柱阵列层相互不接触, 除了每个纳 米柱阵列的空隙内充满光活性材料之外, 两个纳米柱阵列之间填充的光活性材料的厚度为 100nm ;
(6) 采用低温真空溅射法在纳米柱阵列 ZnO 上沉积一层厚度为 70nm 的第二缓冲层 SnO2 ;
(7) 采用电子束蒸发法在缓冲层 SnO2 上面沉积导电电极 Ca-Al, 其中 Ca 的厚度为 20nm, Al 的厚度为 100nm ;
(8) 将上面的太阳能电池在惰性气氛中退火处理, 制作完成。
实施例 6 :
(1) 采用脉冲激光沉积法, 在有机玻璃基板上面制备厚度为 110nm 透明导电金属 氧化物 AZO 薄膜层, 将透明导电金属氧化物薄膜刻蚀成一定图案, 并将其洗净烘干 ;
(2) 采用溶胶 - 凝胶法在透明导电金属氧化物 AZO 薄膜上沉积一层厚度为 70nm 的 第一缓冲层 V2O5, 加热烘干 ;
(3) 采用真空蒸镀法在缓冲层 V2O5 上面制备 WO3 圆柱形纳米柱阵列, 圆形平均直径 为 200nm, 高度为 1000nm, 柱间间距为 100nm ;
(4) 配制 MEH-PPV 与 PCBM 质量比为 1 ∶ 4、 均匀混合的、 总浓度为 30mg/ml 的氯苯 溶液, 将混合溶液填充到纳米柱阵列形成的空隙内, 空隙填满后加热烘干, 继续在上面沉积 一层厚度为 220nm 的上述光活性材料, 加热烘干 ;
(5) 采用纳米压印方法, 在光活性材料上形成方形纳米阵列的图案, 方形平均边长 为 30nm, 高度为 100nm, 柱间间距为 30nm ; 然后采用化学气相沉积法将 SnO2 填充到纳米阵 列的图案中, 形成以上尺寸的 SnO2 纳米柱阵列 ; 两个纳米柱阵列层相互不接触, 除了每个纳 米柱阵列的空隙内充满光活性材料之外, 两个纳米柱阵列之间填充的光活性材料的厚度为
120nm ; (6) 采用溶胶 - 凝胶法在纳米柱阵列 SnO2 上沉积一层厚度为 30nm 的第二缓冲层 TiOx, 加热烘干 ;
(7) 采用化学气相沉积法在缓冲层 TiOx 上面沉积一层厚度为 150nm 的 Mg-Ag 合 金;
(8) 将上面的太阳能电池在惰性气氛中退火处理, 制作完成。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式, 其描述较为具体和详细, 但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是, 对于本领域的普通技术人员 来说, 在不脱离本发明构思的前提下, 还可以做出若干变形和改进, 这些都属于本发明的保 护范围。因此, 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。