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產(chǎn)權(quán)局授權(quán)（專利號：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), 器件的效率會急劇下降。此外，高溫退火時，薄膜中的組分還有氧化和降解的風(fēng)險。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, 待完全溶解后進行旋轉(zhuǎn)涂膜, 所制得的光敏層薄膜中不但形成了長達數(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, 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, 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。