Solarbe光伏網(wǎng)（張松）中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所消息：中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所楊小牛研究員等科研人員發(fā)明的“一種聚合物太陽能電池的制備方法” 專利近日獲得了國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)（專利號(hào)：ZL 200710055979.2）。

　  在目前基于體相異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池中, 聚(3-己基噻吩) (P3HT)和C60的衍生物PCBM是應(yīng)用最廣泛和最成功的體系之一。在這種類型的太陽能電池中, 器件的轉(zhuǎn)換效率受光敏層內(nèi)部形貌的影響很大。在旋涂制備大面積均勻器件的過程中,由于溶劑的揮發(fā)速度太快, 電子給體材料P3HT從溶液中析出時(shí)來不及形成充分的結(jié)晶, 導(dǎo)致所得光敏層共混薄膜中P3HT沒有形成良好的空穴傳輸通道, 因而所得的器件效率通常都很低。傳統(tǒng)上, 一般采取后熱退火或者溶劑退火的處理方法以達(dá)到改善光敏層形貌的目的。但是, 若退火的條件控制不當(dāng)，PCBM很容易形成微米級(jí)的結(jié)晶體, 從而導(dǎo)致薄膜中形成大尺度的兩相分離狀態(tài), 器件的效率會(huì)急劇下降。此外，高溫退火時(shí)，薄膜中的組分還有氧化和降解的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何在溫和的條件下，既能提高共軛聚合物P3HT在共混薄膜中的結(jié)晶度又能避免大尺度的相分離的產(chǎn)生是高性能體聚合物太陽能電池制備過程中的一個(gè)難題。

　  在國家基金委和中科院的大力支持下，楊小牛課題組采用往P3HT的良溶劑溶液中緩慢加入不良溶劑的方法, 讓P3HT在溶液中產(chǎn)生有序的結(jié)晶前驅(qū)體, 然后再往混合溶液中加入PCBM, 待完全溶解后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂膜, 所制得的光敏層薄膜中不但形成了長達(dá)數(shù)微米均勻密集分布的P3HT晶須, 而且相分離尺度在納米數(shù)量級(jí), 這不僅為激子的有效分離提供了大面積的兩相界面, 并且為空穴的快速傳輸提供了連續(xù)的通道。 同時(shí), 由于P3HT的結(jié)晶度得到了提高, 光敏層在太陽最大幅照功率的長波區(qū)域的光吸收得到了改善, 因而利用該方法新制得的器件其效率接近4%, 實(shí)現(xiàn)了高效免退火聚合物太陽能電池器件。

　  本發(fā)明在溫和的條件下“一步”實(shí)現(xiàn)了高性能“免退火”的太陽能電池器件，大大簡化了聚合物太陽能電池的加工工藝，大幅降低生產(chǎn)成本。