太阳能电池器件及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104253211 A (43)申请公布日 2014.12.31 CN 104253211 A (21)申请号 201310263466.6 (22)申请日 2013.06.27 H01L 51/42(2006.01) H01L 51/46(2006.01) H01L 51/48(2006.01) (71)申请人 海洋王照明科技股份有限公司 地址 518100 广东省深圳市南山区南海大道 海王大厦 A 座 22 层 申请人 深圳市海洋王照明技术有限公司 深圳市海洋王照明工程有限公司 (72)发明人 周明杰 黄辉 冯小明 王平 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标。

2、代理 有限公司 44224 代理人 生启 何平 (54) 发明名称 太阳能电池器件及其制备方法 (57) 摘要 一种太阳能电池器件， 包括依次层叠的阳极、 空穴缓冲层、 第一活性层、 中间层、 第二活性层、 电 子缓冲层及阴极， 所述第一活性层和第二活性层 的材料为聚3-己基噻吩与6,6-苯基-C61-丁酸甲 酯的混合物， 所述中间层的材料包括有机硅、 富勒 烯衍生物及空穴传输材料， 有机硅选自二苯基二 （o- 甲苯基） 硅、 p- 二 （三苯基硅） 苯、 1,3- 双 （三 苯基硅） 苯及 p- 双 （三苯基硅） 苯中的至少一种， 所述富勒烯衍生物选自足球烯、 碳 70、 6,6- 苯 基-。

3、C61-丁酸甲酯及6,6-苯基-C71-丁酸甲酯 中的至少一种。该太阳能电池器件的能量转换效 率较高。 此外， 还提供了一种太阳能电池器件的制 备方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104253211 A CN 104253211 A 1/1 页 2 1. 一种太阳能电池器件， 其特征在于， 包括依次层叠的阳极、 空穴缓冲层、 第一活性层、 中间层、 第二活性层、 电子缓冲层及阴极， 所述第一活性层和第二活性层的材料为聚 3-。

4、 己 基噻吩与6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物， 所述中间层的材料包括有机硅、 富勒烯衍生物 及空穴传输材料， 有机硅选自二苯基二 （o- 甲苯基） 硅、 p- 二 （三苯基硅） 苯、 1,3- 双 （三苯基 硅） 苯及 p- 双 （三苯基硅） 苯中的至少一种， 所述富勒烯衍生物选自足球烯、 碳 70、 6,6- 苯 基-C61-丁酸甲酯及6,6-苯基-C71-丁酸甲酯中的至少一种， 所述空穴传输材料选自1， 1- 二 4-N， N - 二 (p- 甲苯基 ) 氨基 苯基 环己烷、 4,4,4- 三 ( 咔唑 -9- 基 ) 三 苯胺及 N， N -（1- 萘基） -N， N - 二苯基。

5、 -4,4 - 联苯二胺中的至少一种。 2. 根据权利要求 1 所述的太阳能电池器件， 其特征在于 ： 所述中间层的厚度为 20nm 60nm。 3. 根据权利要求 1 所述的太阳能电池器件， 其特征在于 ： 所述中间层中所述富勒烯衍 生物、 有机硅、 空穴传输材料的质量比为 1:0.5:3 1:2:8。 4. 根据权利要求 1 所述的太阳能电池器件， 其特征在于 ： 所述空穴缓冲层的材料为聚 3,4- 二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸盐的混合物。 5. 根据权利要求 1 所述的太阳能电池器件， 其特征在于 ： 所述第一活性层及第二活性 层中所述聚 3- 己基噻吩与所述 6,6- 苯基 -C61- 丁酸。

6、甲酯的质量比为 1:0.5 1:4。 6. 一种太阳能电池器件的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层 ； 在所述空穴缓冲层上旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液， 形成 第一活性层 ； 将含有中间层材料的悬浮液旋涂在所述第一活性层表面制备中间层， 所述中间层材料 包括有机硅、 富勒烯衍生物及空穴传输材料， 有机硅选自二苯基二 （o- 甲苯基） 硅、 p- 二 （三 苯基硅） 苯、 1,3- 双 （三苯基硅） 苯及 p- 双 （三苯基硅） 苯中的至少一种， 所述富勒烯衍生物 选自足球烯、 碳 70、 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲。

7、酯及 6,6- 苯基 -C71- 丁酸甲酯中的至少 一种， 所述空穴传输材料选自 1， 1- 二 4-N， N - 二 (p- 甲苯基 ) 氨基 苯基 环己烷、 4,4,4- 三 ( 咔唑 -9- 基 ) 三苯胺及 N， N -（1- 萘基） -N， N - 二苯基 -4,4 - 联苯二胺 中的至少一种 ； 在所述中间层表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液， 形成第 二活性层 ； 及 在所述第二活性层的表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。 7. 根据权利要求 6 所述的太阳能电池器件的制备方法， 其特征在于 ： 所述中间层中所 述富勒烯衍生物、 有机硅、 空穴传输材料。

8、的质量比为 1:0.5:3 1:2:8。 8. 根据权利要求 6 所述的太阳能电池器件的制备方法， 其特征在于 ： 所述中间层的厚 度为 20nm 60nm。 9. 根据权利要求 6 所述的太阳能电池器件的制备方法， 其特征在于 ： 所述含有中间层 材料的悬浮液中， 所述富勒烯衍生物的浓度为 5mg/ml 50mg/ml。 10. 根据权利要求 6 所述的太阳能电池器件的制备方法， 其特征在于 ： 旋涂制备中间 层时， 转速为 4000rpm 8000rpm， 时间为 10 秒 30 秒 ； 旋涂后在 100 200下烘干 10min 30min。 权 利 要 求 书 CN 104253211。

9、 A 2 1/7 页 3 太阳能电池器件及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种太阳能电池器件及其制备方法。 背景技术 0002 太阳能电池器件由于具有廉价、 清洁、 可再生等优点而得到了广泛的应用。 目前常 用的太阳能电池器件结构包括依次层叠的阳极、 空穴缓冲层、 第一活性层、 电子缓冲层及阴 极。第一活性层的激子分离产生空穴和电子后， 空穴到达阳极， 电子到达阴极， 从而被电极 收集， 形成有效的能量转换。目前， 传统的太阳能电池的能量转换效率较低。 发明内容 0003 基于此， 有必要提供一种能量转换效率较高的太阳能电池器件及其制备方法。 0004 一种太阳能电池器件， 包括依次。

10、层叠的阳极、 空穴缓冲层、 第一活性层、 中间层、 第 二活性层、 电子缓冲层及阴极， 所述第一活性层和第二活性层的材料为聚 3- 己基噻吩与 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯的混合物， 所述中间层的材料包括有机硅、 富勒烯衍生物及空穴 传输材料， 有机硅选自二苯基二 （o- 甲苯基） 硅、 p- 二 （三苯基硅） 苯、 1,3- 双 （三苯基硅） 苯及 p- 双 （三苯基硅） 苯中的至少一种， 所述富勒烯衍生物选自足球烯、 碳 70、 6,6- 苯 基-C61-丁酸甲酯及6,6-苯基-C71-丁酸甲酯中的至少一种， 所述空穴传输材料选自1， 1- 二 4-N， N - 二 (p- 甲苯基。

11、 ) 氨基 苯基 环己烷、 4,4,4- 三 ( 咔唑 -9- 基 ) 三 苯胺及 N， N -（1- 萘基） -N， N - 二苯基 -4,4 - 联苯二胺中的至少一种。 0005 在优选的实施例中， 所述中间层的厚度为 20nm 60nm。 0006 在优选的实施例中， 所述中间层中所述富勒烯衍生物、 有机硅、 空穴传输材料的质 量比为 1:0.5:3 1:2:8。 0007 在优选的实施例中， 所述空穴缓冲层的材料为聚 3,4- 二氧乙烯噻吩与聚苯磺酸 盐的混合物。 0008 在优选的实施例中， 所述第一活性层及第二活性层中所述聚 3- 己基噻吩与所述 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲。

12、酯的质量比为 1:0.5 1:4。 0009 一种太阳能电池器件的制备方法， 包括以下步骤 ： 0010 在阳极表面上旋涂制备空穴缓冲层 ； 0011 在所述空穴缓冲层上旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液， 形成第一活性层 ； 0012 将含有中间层材料的悬浮液旋涂在所述第一活性层表面制备中间层， 所述中间 层材料包括有机硅、 富勒烯衍生物及空穴传输材料， 有机硅选自二苯基二 （o- 甲苯基） 硅、 p- 二 （三苯基硅） 苯、 1,3- 双 （三苯基硅） 苯及 p- 双 （三苯基硅） 苯中的至少一种， 所述富勒 烯衍生物选自足球烯、 碳 70、 6,6- 苯基 -C。

13、61- 丁酸甲酯及 6,6- 苯基 -C71- 丁酸甲酯中 的至少一种， 所述空穴传输材料选自 1， 1- 二 4-N， N - 二 (p- 甲苯基 ) 氨基 苯基 环 己烷、 4,4,4- 三 ( 咔唑 -9- 基 ) 三苯胺及 N， N -（1- 萘基） -N， N - 二苯基 -4,4 - 联 说 明 书 CN 104253211 A 3 2/7 页 4 苯二胺中的至少一种 ； 0013 在所述中间层表面旋涂含有聚3-己基噻吩及6,6-苯基-C61-丁酸甲酯的溶液， 形 成第二活性层 ； 及 0014 在所述第二活性层的表面依次蒸镀制备电子缓冲层及阴极。 0015 在优选的实施例中， 所。

14、述中间层中所述富勒烯衍生物、 有机硅、 空穴传输材料的质 量比为 1:0.5:3 1:2:8。 0016 在优选的实施例中， 所述中间层的厚度为 20nm 60nm。 0017 在优选的实施例中， 所述含有中间层材料的悬浮液中， 所述富勒烯衍生物的浓度 为 5mg/ml 50mg/ml。 0018 在优选的实施例中， 旋涂制备中间层时， 转速为 4000rpm 8000rpm， 时间为 10 秒 30 秒 ； 旋涂后在 100 200下烘干 10min 30min。 0019 上述太阳能电池器件及其制备方法， 通过在第一活性层及第二活性层之间制备中 间层， 提高太阳能电池器件的第一活性层及第二。

15、活性层的光吸收效率， 从而提高光电转换 效率 ； 由有机硅、 富勒烯衍生物以及空穴传输材料进行掺杂形成中间层， 有机硅具有超宽 能隙， 富勒烯衍生物是富电子材料， 可大大提高电子的传输速率， 同时与第一活性层的材料 是同系物， 两者之间界面共溶性增强， 避免了界面缺陷的存在， 使电子传输之间没有势垒， 而空穴传输材料可传输空穴， 并且与第二活性层的材料 HOMO 能级一致， 可降低空穴注入势 垒， 使空穴快速到达中间层， 提高空穴收集效率， 而超宽能隙的有机硅小分子由于其 HOMO 能级比较低， LUMO 能级比较高， 因此， 有效避免了收集的空穴和电子穿越出去中间层， 与活 性层中分离的电子。

16、和空穴进行复合， 降低收集效率， 从而提高光电转换效率。 附图说明 0020 图 1 为一实施例的太阳能电池器件的结构示意图 ； 0021 图 2 为一实施例的太阳能电池器件的制备方法流程图 ； 0022 图3为实施例1的太阳能电池器件及传统的太阳能电池器件的电流密度与电压关 系图。 具体实施方式 0023 为了便于理解本发明， 下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的首选实施例。 但是， 本发明可以以许多不同的形式来实现， 并不限于本文所 描述的实施例。相反地， 提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。 0024 请参阅图1， 一实施例的太阳能电池器。

17、件100包括依次层叠的阳极10、 空穴缓冲层 20、 第一活性层 30、 中间层 40、 第二活性层 50、 电子缓冲层 60 及阴极 70。 0025 阳极 10 为铟锡氧化物玻璃 （ITO） 、 掺氟的氧化锡玻璃 （FTO） ， 掺铝的氧化锌玻璃 （AZO） 或掺铟的氧化锌玻璃 （IZO） 。 0026 空穴缓冲层 20 形成于阳极 10 表面。空穴缓冲层 20 的材料为聚 3,4- 二氧乙烯噻 吩 （PEDOT） 与聚苯磺酸钠 （PSS） 的混合物。其中 PEDOT 与 PSS 的质量比为 2:1 6:1， 优选 为 2:1。空穴缓冲层 20 的厚度为 20nm 80nm， 优选为 70。

18、nm。 0027 第一活性层 30 形成于空穴缓冲层 20 表面。第一活性层 30 的材料为聚 3- 己基噻 说 明 书 CN 104253211 A 4 3/7 页 5 吩 (P3HT) 与 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯 （PC61BM） 的混合物。其中 P3HT 与 PC61BM 的质量为 1:0.5 1:4， 优选为 1:1。第一活性层 30 的厚度为 100nm 300nm， 优选为 160nm。 0028 中间层 40 形成于第一活性层 30 的表面。中间层 40 的材料包括有机硅、 富勒烯衍 生物及空穴传输材料。有机硅、 富勒烯衍生物及空穴传输材料均匀掺杂。有机硅选自二苯 。

19、基二 （o- 甲苯基） 硅 （UGH1） 、 p- 二 （三苯基硅） 苯 （UGH2） 、 1,3- 双 （三苯基硅） 苯 （UGH3） 及 p- 双 （三苯基硅） 苯 （UGH4） 中的至少一种。富勒烯衍生物选自足球烯 （C60） 、 碳 70（C70） 、 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯 （PC61BM） 及 6,6- 苯基 -C71- 丁酸甲酯 （P71BM） 中的至少一 种。空穴传输材料选自 1， 1- 二 4-N， N - 二 (p- 甲苯基 ) 氨基 苯基 环己烷 （TAPC） 、 4,4,4- 三 ( 咔唑 -9- 基 ) 三苯胺 （TCTA） 及 N， N -（1- 萘基。

20、） -N， N - 二苯基 -4,4 - 联 苯二胺 （NPB） 中的至少一种。中间层 40 中富勒烯衍生物、 有机硅、 空穴传输材料的质量比 为 1:0.5:3 1:2:8。中间层 40 的厚度为 20nm 60nm。 0029 第二活性层 50 形成于中间层 40 的表面。第二活性层 50 的材料为聚 3- 己基噻 吩 (P3HT) 与 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯 （PC61BM） 的混合物。其中 P3HT 与 PC61BM 的质量为 1:0.5 1:4， 优选为 1:1。第二活性层 50 的厚度为 100nm 300nm， 优选为 160nm。 0030 电子缓冲层 60 形成。

21、于第二活性层 50 表面。电子缓冲层 60 的材料选自叠氮化铯 （CsN3） 、 氟化锂 （LiF） 、 碳酸锂 （Li2CO3） 及碳酸铯 （Cs2CO3） 中的至少一种， 优选为 LiF。电子 缓冲层 60 的厚度为 0.5nm 10nm， 优选为 0.7nm。 0031 阴极 70 形成于电子缓冲层 60 表面。阴极 70 的材料选自铝 （Al） 、 银 （Ag） 、 金 （Au） 及铂 （Pt） 中的至少一种， 优选为 Al。阴极 70 的厚度为 80nm 300nm， 优选为 150nm。 0032 该太阳能电池器件 100， 通过在第一活性层 30 及第二活性层 50 之间制备中间。

22、层 40， 提高太阳能电池器件 10 的第一活性层 30 及第二活性层 50 的光吸收效率， 从而提高光 电转换效率 ； 由有机硅、 富勒烯衍生物以及空穴传输材料进行掺杂形成中间层， 有机硅具 有超宽能隙， 富勒烯衍生物是富电子材料， 可大大提高电子的传输速率， 同时与第一活性层 的材料是同系物， 两者之间界面共溶性增强， 避免了界面缺陷的存在， 使电子传输之间没有 势垒， 而空穴传输材料可传输空穴， 并且与第二活性层的材料 HOMO 能级一致， 可降低空穴 注入势垒， 使空穴快速到达中间层， 提高空穴收集效率， 而超宽能隙的有机硅小分子由于其 HOMO 能级比较低， LUMO 能级比较高， 。

23、因此， 有效避免了收集的空穴和电子穿越出去中间层， 与活性层中分离的电子和空穴进行复合， 降低收集效率， 从而提高光电转换效率。 0033 需要说明的是， 上述太阳能电池器件 100 还可以根据需要设置其他功能层。 0034 请同时参阅图 2， 一实施例的太阳能电池器件 100 的制备方法， 其包括以下步骤 ： 0035 步骤 S110、 在阳极 10 表面旋涂制备空穴缓冲层 20。 0036 阳极 10 为铟锡氧化物玻璃 （ITO） 、 掺氟的氧化锡玻璃 （FTO） ， 掺铝的氧化锌玻璃 （AZO） 或掺铟的氧化锌玻璃 （IZO） 。 0037 本实施方式中， 对阳极 10 前处理包括去除阳。

24、极 10 表面的有机污染物及对阳极 10 进行等氧离子处理。将阳极 10 采用洗洁精、 去离子水、 丙酮、 乙醇、 异丙酮各超声波清 洗 15min， 以去除基底 10 表面的有机污染物 ； 对阳极 10 进行等氧离子处理时间为 5min 15min， 功率为 10 50W。 0038 空穴缓冲层 20 通过在阳极 10 表面旋涂含有空穴缓冲材料的溶液制备。旋涂的转 速为 2000rpm 6000rpm， 时间为 10s 30s， 优选的， 旋涂的转速为 4000rpm， 时间为 15s。 说 明 书 CN 104253211 A 5 4/7 页 6 空穴缓冲材料为聚 3,4- 二氧乙烯噻吩 。

25、（PEDOT） 与聚苯磺酸钠 （PSS） 的混合物。其中 PEDOT 与 PSS 的质量比为 2:1 6:1， 优选为 2:1。含有空穴缓冲材料的溶液中 PEDOT 的质量百分 含量为 1% 5%， 优选为 2%， 溶剂为水。旋涂后在 100 200下加热 15 分钟 60 分钟， 优选在 200下加热 30 分钟。空穴缓冲层 20 的厚度为 20nm 80nm， 优选为 70nm。 0039 步骤 S120、 在空穴缓冲层 20 表面旋涂制备第一活性层 30。 0040 第一活性层 30 由第一活性层溶液旋涂在空穴缓冲层 20 表面制成。旋涂的转速为 3000rpm 6000rpm， 时间为。

26、 10s 30s， 优选的， 旋涂转速为 4000rpm， 时间为 10s。第一活 性层溶液中第一活性层材料的浓度为 8mg/ml 30mg/ml， 优选为 25mg/ml。第一活性层溶 液的溶剂选自甲苯、 二甲苯、 氯苯及氯仿中的至少一种， 优选为氯苯。第一活性层材料为聚 3- 己基噻吩 (P3HT) 与 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯 （PC61BM） 的混合物。其中 P3HT:PC61BM 的 质量为 1:0.5 1:4， 优选为 1:1。旋涂第一活性层 30 在充满惰性气体的手套箱中进行， 之 后在 50 200下退火 5 分钟 100 分钟， 优选在 120下退火 40 分钟。。

27、第一活性层 30 的厚度为 100nm 300nm， 优选为 160nm。 0041 步骤S130、 将含有中间层材料的悬浮液旋涂在第一活性层30表面制备中间层40。 0042 中间层材料包括有机硅、 富勒烯衍生物及空穴传输材料。 有机硅、 富勒烯衍生物及 空穴传输材料均匀掺杂。有机硅选自二苯基二 （o- 甲苯基） 硅 （UGH1） 、 p- 二 （三苯基硅） 苯 （UGH2） 、 1,3- 双 （三苯基硅） 苯 （UGH3） 及 p- 双 （三苯基硅） 苯 （UGH4） 中的至少一种。富勒烯 衍生物选自足球烯 （C60） 、 碳 70（C70） 、 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯 （P。

28、C61BM） 及 6,6- 苯 基 -C71- 丁酸甲酯 （P71BM）中的至少一种。空穴传输材料选自 1， 1- 二 4-N， N - 二 (p-甲苯基)氨基苯基环己烷 （TAPC） 、 4,4,4-三(咔唑-9-基)三苯胺 （TCTA） 及N， N -（1- 萘基） -N， N - 二苯基 -4,4 - 联苯二胺 （NPB） 中的至少一种。中间层 40 中富勒烯 衍生物、 有机硅、 空穴传输材料的质量比为 1:0.5:3 1:2:8。中间层 40 的厚度为 20nm 60nm。 0043 含有中间层材料的悬浮液中的溶剂为氯苯、 三氯甲烷、 二氯甲烷或对二甲苯。 悬浮 液中， 富勒烯衍生物的。

29、浓度为 5mg/ml 50mg/ml。 0044 旋涂的转速为 4000rpm 8000rpm， 时间为 10s 30s。旋涂后在 100 200 下烘干 10 分钟 30 分钟。中间层 40 的厚度为 20nm 60nm。 0045 步骤 S140、 在中间层 40 表面旋涂制备第二活性层 50。 0046 第二活性层 50 由第二活性层溶液旋涂在中间层 50 表面制成。旋涂的转速为 3000rpm 6000rpm， 时间为 10s 30s， 优选的， 旋涂转速为 4000rpm， 时间为 10s。第二活 性层溶液中第二活性层材料的浓度为 8mg/ml 30mg/ml， 优选为 25mg/m。

30、l。第二活性层溶 液的溶剂选自甲苯、 二甲苯、 氯苯及氯仿中的至少一种， 优选为氯苯。第二活性层材料为聚 3- 己基噻吩 (P3HT) 与 6,6- 苯基 -C61- 丁酸甲酯 （PC61BM） 的混合物。其中 P3HT:PC61BM 的 质量为 1:0.5 1:4， 优选为 1:1。旋涂第二活性层 50 在充满惰性气体的手套箱中进行， 之 后在 50 200下退火 5 分钟 100 分钟， 优选在 120下退火 40 分钟。第二活性层 50 的厚度为 100nm 300nm， 优选为 160nm。 0047 步骤 S150、 在第二活性层 50 的表面依次蒸镀制备电子缓冲层 60 及阴极 7。

31、0。 0048 电子缓冲层 60 形成于第二活性层 50 表面。电子缓冲层 60 的材料选自叠氮化铯 （CsN3） 、 氟化锂 （LiF） 、 碳酸锂 （Li2CO3） 及碳酸铯 （Cs2CO3） 中的至少一种， 优选为 LiF。电子 说 明 书 CN 104253211 A 6 5/7 页 7 缓冲层 60 的厚度为 0.5nm 10nm， 优选为 0.7nm。蒸镀在真空压力为 310-3 210-5Pa 下进行， 蒸镀速率为 0.1nm/s 1nm/s。 0049 阴极 70 形成于电子缓冲层 60 表面。阴极 70 的材料选自铝 （Al） 、 银 （Ag） 、 金 （Au） 及铂 （Pt。

32、） 中的至少一种， 优选为 Al。阴极 70 的厚度为 80nm 300nm， 优选为 150nm。蒸镀 在真空压力为 310-3 210-5Pa 下进行， 蒸镀速率为 1nm/s 10nm/s。 0050 上述太阳能电池器件制备方法， 制备工艺简单， 制备的太阳能电池器件的能量转 换效率较高。 0051 以下结合具体实施例对本发明提供的太阳能电池器件的制备方法进行详细说明。 0052 本发明实施例及对比例所用到的制备与测试仪器为 ： 高真空镀膜设备 （沈阳科学 仪器研制中心有限公司， 压强 110-3Pa） 、 电流 - 电压测试仪 （美国 Keithly 公司， 型号 ： 2602） 、 。

33、用 500W 氙灯 （Osram） 与 AM1.5 的滤光片组合作为模拟太阳光的白光光源。 0053 实施例 1 0054 本 实 施 例 制 备 的 结 构 为 ： ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/C60:UGH1:TAPC/ P3HT:PC61BM/LiF/Al 的太阳能电池器件。其中，“/” 表示层叠结构，“ ： ” 表示掺杂或混合， 以下实施例相同。 0055 先将 ITO 进行光刻处理， 剪裁成所需要的大小， 依次用洗洁精， 去离子水， 丙酮， 乙 醇， 异丙醇各超声 15min， 去除玻璃表面的有机污染物 ； 清洗干净后对导电基底进行氧等离 子处理， 处理时间为。

34、 10min， 功率为 20W ； 旋涂制备空穴缓冲层， 材料为 PEDOT:PSS 的质量比 为 2:1， PEDOT 的质量分数为 2%， 旋涂的转速为 4000rpm， 时间为 15s， 旋涂后在 200下加 热30min， 厚度为70nm ； 旋涂第一活性层， 第一活性层由浓度为25mg/ml的 P3HT及PC61BM的 溶液旋涂而成， 溶剂为氯苯， P3HT 与 PC61BM 的质量比为 1:1， 旋涂的转速为 4000rpm， 时间为 10s， 旋涂后在120下退火40分钟， 厚度控制在160nm。 旋涂中间层， 悬浮液包括C60、 UGH1、 TAPC及溶剂， 溶剂为氯苯， C6。

35、0的浓度为15mg/ml， C60:UGH1:TAPC的质量比为1:1:4， 采用旋 涂制备， 转速为 5000rpm， 时间为 20s， 在 150 度下烘干， 时间为 20min， 厚度为 40nm。然后旋 涂第二活性层， 第二活性层由浓度为 25mg/ml 的 P3HT 及 PC61BM 的溶液旋涂而成， 溶剂为氯 苯， P3HT与PC61BM的质量比为1:1， 旋涂的转速为4000rpm， 时间为10s， 旋涂后在120下退 火 40 分钟， 厚度控制在 160nm。然后蒸镀制备电子缓冲层， 材料为 LiF， 厚度为 0.7nm， 蒸镀 在真空压力为 510-4Pa 下进行， 蒸镀速率。

36、为 0.2nm/s ； 蒸镀阴极， 材料为 Al， 厚度为 150nm， 蒸镀在真空压力为 510-4Pa 下进行， 蒸镀速率为 4nm/s。最后得到所要的聚合物太阳能电 池器件。 0056 请参阅图 3， 所示为实施例 1 中制备的结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/ C60:UGH1:TAPC/P3HT:PC61BM/LiF/Al 的太阳能电池器件 （曲线 1）与传统的结构为 ITO/ PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al 太阳能电池器件 （曲线 2）的电流密度与电压关系， 表 1 所 示为实施例 1 中制备的结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3。

37、HT:PC61BM/C60:UGH1:TAPC/P3HT:PC61BM/ LiF/Al 的太阳能电池器件与传统的结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al 太阳能电池 器件的电流密度、 电压、 能量转换效率 （） 及填充因子数据。传统的太阳能电池器件中各 层厚度与实施例 1 制备的太阳能电池器件中各层厚度相同。 0057 表 1 0058 说 明 书 CN 104253211 A 7 6/7 页 8 电流密度 （mA/cm2）电压 （V）（%）填充因子 曲线 119.210.694.680.35 曲线 211.850.722.760.34 0059 从表 1 和图 3。

38、 可以看到， 常用的太阳能电池器件电流密度为 11.85mA/cm2， 而实施 例 1 制备的太阳能电池器件电流密度提高到了 19.21mA/cm2， 这说明， 本发明通过由空穴传 输材料与有机硅以及富勒烯衍生物进行掺杂组成中间层， 空穴传输材料与有机硅以及富勒 烯衍生物化合物进行掺杂， 可大大提高电子的传输速率， 空穴传输材料可传输空穴， 降低空 穴注入势垒， 有效避免了收集的空穴和电子穿越出去中间层， 从而能提高光电转换效率。 传 统的太阳能电池器件的能量转换效率为 2.76%， 而实施例 1 制备的太阳能电池器件的能量 转换效率为 4.68%。 0060 以下各个实施例的电流密度与电压关。

39、系曲线、 电流密度、 电压、 能量转换效率及填 充因子都与实施例 1 相类似， 各太阳能电池器件也具有类似的能量转换效率， 在下面不再 赘述。 0061 实施例 2 0062 本 实 施 例 制 备 的 结 构 为 IZO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/C70:UGH2:TCTA/ P3HT:PC61BM/Cs2CO3/Au 的太阳能电池器件。 0063 先将 IZO 进行光刻处理， 剪裁成所需要的大小， 依次用洗洁精， 去离子水， 丙酮， 乙 醇， 异丙醇各超声 15min， 去除玻璃表面的有机污染物 ； 清洗干净后对导电基底进行氧等离 子处理， 处理时间为 15min， 功率。

40、为 10W ； 旋涂制备空穴缓冲层， 材料为 PEDOT:PSS 的质量比 为 2:1， PEDOT 的质量分数为 5%， 旋涂的转速为 6000rpm， 时间为 30s， 旋涂后在 100下加 热 60min， 厚度为 20nm ； 旋涂第一活性层， 第一活性层由浓度为 8mg/ml 的 P3HT 及 PC61BM 的 溶液旋涂而成， 溶剂为甲苯， P3HT 与 PC61BM 的质量比为 1:0.5， 旋涂的转速为 4000rpm， 时间 为 10s， 旋涂后在 50下退火 100 分钟， 厚度控制在 300nm。旋涂中间层， 悬浮液包括 C70、 UGH2、 TCTA 及溶剂， 溶剂为三氯。

41、甲烷， C70 的浓度为 50mg/ml， C70:UGH2:TCTA 的质量比为 1:0.5:3， 采用旋涂制备， 转速为 8000rpm， 时间为 30s， 在 200 度下烘干， 时间为 10min， 厚度 为20nm。 然后旋涂第二活性层， 第二活性层由浓度为30mg/ml的P3HT及PC61BM的溶液旋涂 而成， 溶剂为氯仿， P3HT与PC61BM的质量比为1:4， 旋涂的转速为6000rpm， 时间为10s， 旋涂 后在150下退火15分钟， 厚度控制在100nm。 然后蒸镀制备电子缓冲层， 材料为Cs2CO3， 厚 度为 5nm， 蒸镀在真空压力为 310-3Pa 下进行， 蒸。

42、镀速率为 0.1nm/s ； 蒸镀阴极， 材料为 Au， 厚度为 300nm， 蒸镀在真空压力为 310-3Pa 下进行， 蒸镀速率为 1nm/s。最后得到所要的聚 合物太阳能电池器件。 0064 实施例 3 0065 本 实 施 例 制 备 的 结 构 为 FTO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/PC61BM:UGH3:NPB/ P3HT:PC61BM/CsN3/Ag 的太阳能电池器件。 0066 先将 FTO 进行光刻处理， 剪裁成所需要的大小， 依次用洗洁精， 去离子水， 丙酮， 乙 醇， 异丙醇各超声 15min， 去除玻璃表面的有机污染物 ； 清洗干净后对导电基底进行氧等。

43、离 子处理， 处理时间为 5min， 功率为 50W ； 旋涂制备空穴缓冲层， 材料为 PEDOT:PSS 的质量比 说 明 书 CN 104253211 A 8 7/7 页 9 为 6:1， PEDOT 的质量分数为 1%， 旋涂的转速为 2000rpm， 时间为 10s， 旋涂后在 200下加热 15min， 厚度为 80nm ； 旋涂第一活性层， 第一活性层由浓度为 30mg/ml 的 P3HT 及 PC61BM 的溶 液旋涂而成， 溶剂为二甲苯， P3HT 与 PC61BM 的质量比为 1:4， 旋涂的转速为 6000rpm， 时间为 30s， 旋涂后在 200下退火 5 分钟， 厚度。

44、控制在 100nm。旋涂中间层， 悬浮液包括 PC61BM、 UGH3、 NPB 及溶剂， 溶剂为二氯甲烷， PC61BM 的浓度为 15mg/ml， PC61BM:UGH3:NPB 的质量比 为 1:2:8， 采用旋涂制备， 转速为 4000rpm， 时间为 10s， 在 100 度下烘干， 时间为 30min， 厚 度为 60nm。然后旋涂第二活性层， 第二活性层由浓度为 8mg/ml 的 P3HT 及 PC61BM 的溶液旋 涂而成， 溶剂为二甲苯， P3HT 与 PC61BM 的质量比为 1:0.5， 旋涂的转速为 4000rpm， 时间为 10s， 旋涂后在 150下退火 15 分钟。

45、， 厚度控制在 200nm。然后蒸镀制备电子缓冲层， 材料为 CsN3， 厚度为10nm， 蒸镀在真空压力为210-5Pa下进行， 蒸镀速率为1nm/s ； 蒸镀阴极， 材料 为 Ag， 厚度为 80nm， 蒸镀在真空压力为 210-5Pa 下进行， 蒸镀速率为 10nm/s。最后得到所 要的聚合物太阳能电池器件。 0067 实施例 4 0068 本 实 施 例 制 备 的 结 构 为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/P71BM:UGH4:NPB/ P3HT:PC61BM/Li2CO3/Pt 的太阳能电池器件。 0069 先将 ITO 进行光刻处理， 剪裁成所需要的大小， 。

46、依次用洗洁精， 去离子水， 丙酮， 乙 醇， 异丙醇各超声 15min， 去除玻璃表面的有机污染物 ； 清洗干净后对导电基底进行氧等离 子处理， 处理时间为 10min， 功率为 25W ； 旋涂制备空穴缓冲层， 材料为 PEDOT:PSS 的质量比 为 3:1， PEDOT 的质量分数为 3.5%， 旋涂的转速为 5000rpm， 时间为 20s， 旋涂后在 150下加 热20min， 厚度为60nm ； 旋涂第一活性层， 第一活性层由浓度为10mg/ml的P3HT及PC61BM的 溶液旋涂而成， 溶剂为氯仿， P3HT 与 PC61BM 的质量比为 1:3， 旋涂的转速为 5000rpm，。

47、 时间为 20s， 旋涂后在 100下退火 30 分钟， 厚度控制在 200nm。旋涂中间层， 悬浮液包括 P71BM、 UGH4、 NPB 及溶剂， 溶剂为对二甲苯， P71BM 的浓度为 40mg/ml， P71BM:UGH4:NPB 的质量比为 1:1.5:48， 采用旋涂制备， 转速为5000rpm， 时间为20s， 在120度下烘干， 时间为20min， 厚度 为 30nm。然后旋涂第二活性层， 第二活性层由浓度为 25mg/ml 的 P3HT 及 PC61BM 的溶液旋 涂而成， 溶剂为甲苯， P3HT与PC61BM的质量比为1:2， 旋涂的转速为4200rpm， 时间为20s， 。

48、旋 涂后在 150下退火 10 分钟， 厚度控制在 80nm。然后蒸镀制备电子缓冲层， 材料为 Li2CO3， 厚度为 1nm， 蒸镀在真空压力为 210-4Pa 下进行， 蒸镀速率为 0.15nm/s ； 蒸镀阴极， 材料为 Pt， 厚度为 100nm， 蒸镀在真空压力为 210-4Pa 下进行， 蒸镀速率为 3nm/s。最后得到所要 的聚合物太阳能电池器件。 0070 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。 说 明 书 CN 104253211 A 9 1/2 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 104253211 A 10 2/2 页 11 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104253211 A 11 。