[發(fā)明專利]一種五氧化二釩薄膜的制備方法及其應用

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• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108232018A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 肖勛文;王樂佳;沈梁鈞
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種五氧化二釩薄膜制備方法及其應用。它的制備方法，包括如下步驟：將含偏釩酸銨溶于乙二醇和二甲基亞砜混合溶液中，然后進行加熱溶解，即得五氧化二釩前驅體溶液。旋涂前驅體溶液在ITO基片上后加熱制得五氧化二釩薄膜。同時制備的五氧化二釩可以作為空穴傳輸層材料應用在太陽能電池中。本發(fā)明的五氧化二釩薄膜不僅平整均勻粗糙度低，且其制備方法安全、簡單、成本低廉且環(huán)境友好。

技術領域

本發(fā)明涉及二維納米材料制備技術領域，具體涉及一種五氧化二釩薄膜的制備方法及其應用。

背景技術

五氧化二釩(V₂O₅)是一種常見的功能性過渡金屬氧化物，被廣泛的應用于超級電容器、催化劑、搪瓷、磁性材料和太陽能電池中等等。近幾年，因其在光電性能方面的杰出性能，包括適當的能級、良好的導電性、高度的穩(wěn)定性且廉價和易制備等優(yōu)點，五氧化二釩越來越多的被用作太陽能電池界面材料。然而高性能的太陽能電池對其界面膜的質量要求很高，因此，人們期望能獲得一種制備高度均勻平整的五氧化二釩薄膜的方法，以提高它在太陽能電池方面的性能。目前，基于五氧化二釩納米材料的薄膜的制備方法主要有蒸鍍法、刮涂法、提拉法等。然而這些方法制備的五氧化二釩薄膜的粗糙度大，而且成本高，限制其在太陽能電池中的應用。

現有制備五氧化二釩薄膜的方法多為溶膠凝膠法，噴霧法，化學氣相沉積法，磁控濺射法以及真空鍍膜法等，但這些方法存在不同的缺點，如：溶膠凝膠法制備五氧化二釩薄膜時，在涂膜過程中由于涂膜物質的揮發(fā)和收縮經常會出現氣泡，裂縫，薄厚不均，甚至脫落等現象。噴霧法制備五氧化二釩薄膜時，在制膜過程中由于距離，霧化時間，氣體流速都有一定的要求，其制備工藝復雜，不適合大范圍推廣。化學氣相沉淀法存在設備工藝要求較高，不易于進行大規(guī)模工業(yè)化生產等缺點。磁控濺射法存在對靶材(如純度，表面光滑度，導電性等)要求較高，設備投入大等缺點。真空蒸鍍法則存在制備工藝較為復雜，儀器要求較高，不能進行工業(yè)化生產等缺點。

發(fā)明內容

針對現有技術不足，本發(fā)明目的是提供了一種五氧化二釩薄膜的制備方法及其應用，利用該方法可獲得均勻、穩(wěn)定的薄膜，具有操作簡單，成本低的優(yōu)點，且在鈣鈦礦太陽能電池應用取得很好的效果。

一種五氧化二釩薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將偏釩酸銨置于二甲基亞砜和乙二醇的混合溶劑中，加熱溶解，制得五氧化二釩的前驅體溶液；接著將該前驅體溶液自然冷卻至室溫后待用；

(2)采用旋涂的方法將該五氧化二釩的前驅體溶液旋涂在基片上；

(3)將旋涂好的膜放在加熱板上，200～300度加熱45～60min，制得所述五氧化二釩薄膜。

本發(fā)明中，步驟(3)的加熱過程是后續(xù)成膜的關鍵，溫度低其偏釩酸銨不能分解生成五氧化二釩，高溫時生成膜的質量較差。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述旋涂轉速3000～4000rpm/min，旋涂時間為45～65s。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述二甲基亞砜和乙二醇的體積比為1∶1～3。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述偏釩酸銨與混合溶劑的重量體積比為10～15mg/mL。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述基片為ITO、FTO、柔性電極。

在本發(fā)明的方法中，所述加熱溶解溫度為60～90℃；所述加熱溶解的時間為10～14小時。

發(fā)明所述的五氧化二釩薄膜其粗糙度為約3～6nm，中值約3nm。

本發(fā)明還提供了所述的五氧化二釩薄膜作為空穴傳輸層材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：