水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法
技术领域
1.本发明涉及有机光电子技术材料领域，特别提供了水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法。
背景技术：2.pedot:pss作为硅基杂化太阳电池的空穴选择性接触材料有着价格低廉、环境友好的优势，近年来备受关注。但是pedot:pss溶液本身是由导电的pedot和围绕着pedot的绝缘pss构成，由于pedot不溶于水，所以要以pss作为分散剂，将不溶于水的pedot分散成水溶液。从而会造成导电的pedot被分散到了绝缘材料pss和过量的水中，这并不利于载流子的有效输运，从而会降低太阳电池器件的性能。
3.目前，虽然使用酸处理pedot:pss溶液可以提升电导率，但是在制备太阳电池时会对器件的基底造成损害从而影响器件的效率和进一步应用。
4.总之，目前并没有一种低成本，工艺简单实现制备电学性能优良的pedot:pss薄膜，且不会在器件的制备过程造成损害的方法。而使用水处理pedot:pss薄膜可使得薄膜中的过多绝缘pss被去除，且实现pedot的比例增加，促进载流子的高效输运。而且制备工艺简单、无污染、成本低廉。因此，该方式对在满足低能耗、环境友好且安全的前提下也满足太阳电池器件的制备要求，有着重要意义。
技术实现要素：5.为解决以上现有技术中制备优异电学性能的pedot:pss薄膜过程中产生的对器件制备不友好和器件光电转换效率不理想的问题，本发明的目的在于提供一种制备方式简单、可应用到器件中且成本低廉的工艺技术以实现在电学性能方面表现优异的pedot:pss薄膜的制备和应用。
6.本发明提供的水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法如下：
7.(1)在棕色小瓶中依次加入2000微升pedot:pss溶液，5wt％乙二醇(eg)，0.25wt％的表面活性剂(tx-100)，在溶液中放入磁子，使用400转/分的转速搅拌混合均匀，备用；
8.(2)步骤(1)中制备的溶液取60-90微升滴于步骤(1)中的硅片表面，在1000-7000转/分的范围内，选取其中一个转速，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40-60秒，在120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15分钟；
9.(3)步骤(2)完成后，取适量的去离子水滴于步骤(2)中制备的pedot:pss薄膜上，静置20-40秒；
10.(4)步骤(3)完成后，在1000-5000转/分的范围内，选取其中一个转速，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40-60秒；
11.(5)步骤(4)完成后无需再次烘干。
12.再一步，所述步骤(2)中所取溶液的量为80微升，转速为4000转/分，旋涂时间为40秒。
13.再一步，所述步骤(3)中取适量去离子水的量为20微升，静置时间为30秒。
14.更进一步，所述步骤(4)中控制旋涂的速度为2000转/分，旋涂时间为60秒，使去离子水和pedot:pss溶液充分接触。
15.采用上述技术方案，发明人使用水处理pedot:pss薄膜的方法减少原pedot:pss溶液中的绝缘pss。并进一步控制去离子水的用量和旋涂的速度，获得了电学性能优异的薄膜，进一步应用到硅基杂化太阳电池中提升了光电转换效率。
16.本发明的有益效果为：基于水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法，水处理的pedot:pss薄膜，去除部分绝缘pss，提高导电pedot比例，提升了薄膜的电学性能，促进了载流子传输，提升硅基杂化太阳电池的性能，有着无需贵重仪器设备、安全、不产生污染、简单低成本的优势。
附图说明
17.图1是本发明第一种实施例制备的pedot:pss薄膜的sem截面图；
18.图2是本发明第二种实施例制备的水处理后的pedot:pss薄膜的截面sem图；
19.图3是本发明两种实施例的j-v特性图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明做一进步详细描述：
21.实施例1(对照实例)：硅表面的无水处理的pedot:pss薄膜。
22.(1)在棕色小瓶中依次加入2000微升pedot:pss溶液，5wt％乙二醇和0.25wt％表面活性剂(tx-100)，在溶液中放入干净的磁子，使用400转/分的转速搅拌混合均匀，备用；
23.(2)取80微升步骤(1)获得的pedot:pss溶液滴于硅片表面；
24.(3)步骤(2)完成后，静置60秒，在4000转/分，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40秒；
25.(4)将步骤(3)获得的硅片放置在温度为120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15分钟。
26.实施例2：硅表面的水处理的pedot:pss薄膜。
27.(1)在棕色小瓶中依次加入2000微升pedot:pss溶液，5wt％乙二醇(eg)，在溶液中放入磁子，使用400转/分的转速搅拌混合均匀，备用；
28.(2)步骤(1)中制备的溶液取80微升滴于步骤(1)中的硅片表面，在4000转/分，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40秒，在120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15分钟；
29.(3)步骤(2)完成后，取20微升的去离子水滴于步骤(2)中制备的pedot:pss薄膜上，静置30秒；
30.(4)步骤(3)完成后，在2000转/分的，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为60秒；
31.(5)步骤(4)完成后无需再次烘干。
32.本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此影响本发明的范围和精神。
33.本发明未尽事宜为公知技术。
34.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法。其特征在于：包括以下步骤：(1)首先将硅片切割为大小相等的正方形，在棕色小瓶中依次加入pedot:pss溶液，5wt％的乙二醇(eg)和0.25wt％的表面活性剂(tx-100)，在溶液中放入磁子，使用500-1000转/分的转速搅拌混合均匀，备用；(2)步骤(1)中制备的溶液取60-90微升滴于步骤(1)中的硅片表面，在1000-7000转/分的范围内，选取其中一个转速，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40-60秒，在100-150℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15-20分钟；(3)步骤(2)完成后，取适量的去离子水滴于步骤(2)中制备的pedot:pss薄膜上，静置20-40秒；(4)步骤(3)完成后，在1000-5000转/分的范围内，选取其中一个转速，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40-60秒；(5)步骤(4)完成后无需再次烘干。2.按照权利要求1所述水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法，其特征在于：步骤(3)和(4)中所述的去离子水滴入的量、顺序、静置的时间以及旋涂的转速和旋涂时间。将步骤(1)获得的pedot:pss溶液滴于硅片表面，静置60-70秒后，再使用1000-7000转/分，旋涂40-60秒，在100-150℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15-20分钟。再将一定量的去离子水滴于步骤(1)获得的硅片表面，静置20-40秒，在1000-5000转/分，旋涂40-60秒。3.按照权利要求1所述的水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的去离子水的用量、滴入的时机以及静置时间，在步骤(1)的薄膜烘干后，取去离子水20-30微升滴到薄膜表面，静置20-40秒。4.按照权利要求1所述的水处理pedot:pss薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的旋涂速度和旋涂时间。在1000-5000转/分的范围内，选取其中一个转速，旋涂时间为40-60秒。
技术总结本发明公开了水处理PEDOT:PSS薄膜提升硅基杂化太阳电池性能的方法，具体包括以下步骤：(1)将PEDOT:PSS溶液中加入乙二醇和表面活性剂(TX-100)，然后使用磁力搅拌混合均匀；(2)取80微升步骤(1)获得的PEDOT:PSS溶液滴于硅片表面，在4000转/分，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40秒，在120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15分钟；(3)步骤(2)完成后，取20微升的去离子水滴于步骤(2)中制备的PEDOT:PSS薄膜上，静置30秒；(4)步骤(3)完成后，在2000转/分的转速下，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为60秒；(5)步骤(4)完成后无需再次烘干。本发明提供了一种简便、电学性能优异，并可应用到硅基杂化太阳电池器件中的PEDOT:PSS薄膜的制备方法，可有效地提升PEDOT:PSS薄膜的载流子输运能力，提高太阳电池的光电转换效率。水处理薄膜后的器件的转换效率比未用水处理的器件的转换效率提高了0.72％，同时，这种制备薄膜的方式也适用于制备其它光电转换器件。式也适用于制备其它光电转换器件。式也适用于制备其它光电转换器件。
技术研发人员：李美成 耿奇 王哲 高中亮 陈雷 李英峰 吕小军
受保护的技术使用者：华能集团技术创新中心有限公司
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2022/11/1
