[發明專利]一種具有形狀記憶效應的無氧化銦錫聚合物太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 201510527706.8
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105226185A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 冷勁松;高會;劉彥菊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00;H01L51/48
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

1.一種具有形狀記憶效應的無氧化銦錫聚合物太陽能電池的制備方法，其特征在于具有形狀記憶效應的無氧化銦錫聚合物太陽能電池的制備方法是按以下步驟進行的：

一、制備具有形狀記憶效應的聚酰亞胺透明薄膜：

將1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯加入到N,N-二甲基乙酰胺中，在氮氣保護和室溫的條件下攪拌20min～30min，在氮氣保護下再加入雙酚A型二醚二酐，在氮氣保護和室溫的條件下繼續攪拌18h～24h，得到混合液，停止通入氮氣，對混合液采用逐步升溫和保溫的方式進行熱酰胺化，然后脫膜，用去離子水對脫下的薄膜進行洗滌，然后在溫度為120℃的條件下干燥3h，得到具有形狀記憶效應的透明聚酰亞胺薄膜；所述的雙酚A型二醚二酐和1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯的質量比為1:(0.1～1.5)；所述的雙酚A型二醚二酐和N,N-二甲基乙酰胺的質量比為1:(5～20)；

所述的逐步升溫和保溫的方式進行熱酰胺化的方式為：將混合液從室溫升溫至80℃，在溫度為80℃的條件下保溫2h，從溫度為80℃升溫至110℃，在溫度為110℃的條件下保溫2h，從溫度為110℃升溫至160℃，在溫度為160℃的條件下保溫2h，從溫度為160℃升溫至200℃，在溫度為200℃的條件下保溫1h，從溫度為200℃升溫至230℃，在溫度為230℃的條件下保溫1h，即完成熱酰胺化；

二、制備透明石墨烯陰極導電薄膜：

①、將銅箔放置于石英管中部，對石英管的腔體抽真空至氣壓為2.0KPa～5.0KPa，以100mL/min的流速向抽完真空的石英管的腔體通入氫氣，然后在氫氣流速為100mL/min的保護下將石英管從室溫加熱至溫度為1040℃，在氫氣流速為100mL/min的保護和溫度為1040℃的條件下保溫30min，在氫氣流速為100mL/min的保護下以2℃/s～3℃/s的降溫速率從1040℃降溫至950℃～1000℃，在同時通入甲烷和氫氣以及溫度為950℃～1000℃的條件下保溫3min～10min，停止通入甲烷，在氫氣流速為100mL/min的保護下以2℃/s～10℃/s的降溫速率從溫度為950℃～1000℃冷卻至室溫，在銅箔上得到石墨烯；所述的在同時通入甲烷和氫氣以及溫度為950℃～1000℃的條件下保溫3min～10min時甲烷與氫氣的氣體流量比為1:(50～120)，氫氣的流速為100mL/min；

②、將聚甲基丙烯酸甲酯顆粒溶于苯甲醚，在室溫下攪拌3h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液；將聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂在步驟二①中在銅箔上得到的石墨烯表面并完全覆蓋在步驟二①中在銅箔上得到的石墨烯表面形成一層聚甲基丙烯酸甲酯膜，得到銅箔/石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯，在溫度為170℃的條件下熱固化5min，將熱固化后的銅箔/石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯放入質量分數為97％的三氯化鐵溶液中浸泡4h，取出后用去離子水沖洗三次，得到聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯，用鑷子將聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯轉移到步驟一得到的具有形狀記憶效應的透明聚酰亞胺薄膜上，然后放入丙酮中浸泡3h，得到聚酰亞胺/石墨烯薄膜；所述的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒與苯甲醚的質量比為1:20；

三、制備聚合物太陽能電池：

①、制備氧化鋅納米溶液：將納米級的氧化鋅顆粒溶于異丙醇中，室溫下攪拌3h～5h，得到ZnO納米溶液；所述的異丙醇與納米級的氧化鋅顆粒的質量比為1:(5～20)；所述的納米級的氧化鋅顆粒的粒徑小于50nm；

②、制備聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯混合液：將聚(3-己基)-噻吩和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯溶于1,2-二氯苯中，在溫度為40℃～60℃的條件下攪拌8h～12h，得到聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯混合液；所述的1,2-二氯苯和聚(3-己基)-噻吩的質量比為1:(15～30)；所述的1,2-二氯苯和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的質量比為1:(15～30)；

③、將步驟二②得到的聚酰亞胺/石墨烯薄膜依次用去離子水、丙酮和異丙醇各超聲清洗3min～7min，用氮氣吹干，在氧氣流量為30cm³/min和射頻功率為70w的條件下用等離子體表面處理儀進行氧等離子體處理5min～10min，將步驟三①中得到的ZnO納米溶液在氧等離子體處理后的聚酰亞胺/石墨烯薄膜上旋涂一層厚度為40nm～60nm的ZnO納米粒子薄膜，得到聚酰亞胺/石墨烯/ZnO薄膜，將步驟三②得到的聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯混合液在聚酰亞胺/石墨烯/ZnO薄膜上旋涂一層厚度為180nm～250nm的聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯薄膜，得到聚酰亞胺/石墨烯/ZnO/聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯薄膜，將聚酰亞胺/石墨烯/ZnO/聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯薄膜在溫度為150℃～160℃的條件下熱處理10min～20min，自然冷卻至室溫，將聚3,4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽用噴墨打印機在經過熱處理和冷卻后的聚酰亞胺/石墨烯/ZnO/聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯薄膜上噴墨打印一層厚度為50nm～800nm的聚3,4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽薄膜，在溫度為100℃～120℃的條件下熱處理10min～30min，得到聚酰亞胺/石墨烯/ZnO/聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯/聚3,4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽薄膜，用噴墨打印機將納米銀墨水在聚酰亞胺/石墨烯/ZnO/聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯/聚3,4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽薄膜上噴墨打印1次～8次，在溫度為150℃～160℃的條件下熱處理10min～30min，得到了結構層次為聚酰亞胺/石墨烯/ZnO/聚(3-己基)-噻吩：[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯/聚3,4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸鹽/Ag的聚合物太陽能電池。