[發明專利]一種基于織物基底的柔性鈣鈦礦太陽電池的制備方法

有效

• 申請號: 201811639802.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109713130B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 杜平凡;邱琳琳;董麗卡;夏廣波;丁明樂
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H10K30/50
• 分類號: H10K30/50;H10K71/12
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 龍濤

本發明公開了一種基于織物基底的柔性鈣鈦礦太陽電池的制備方法。首先，利用脫模工藝制備出透光性良好、導電性優異且表面粗糙度低的柔性導電織物基底，作為構建鈣鈦礦太陽電池器件的載體；然后，在制得的柔性導電織物基底上旋涂鈣鈦礦太陽電池的各個薄膜功能層；最后，蒸鍍一層金屬銀電極制成基于織物基底的柔性鈣鈦礦太陽電池。本發明工藝簡單可重復、原料易得、成本可控，所制成的織物基柔性器件具有穩定的光電轉換效率，且易于與紡織品結合形成智能服裝產品，有望在可穿戴技術等前沿領域獲得規模化應用。

技術領域

本發明涉及光伏器件領域中柔性太陽電池的制備，尤其涉及一種基于織物基底的柔性鈣鈦礦太陽電池的制備方法。

背景技術

現代人類文明生活越來越離不開能源。傳統的能源主要是化石能源，經過數百年的開采，儲量不斷下降。而且過度使用化石能源導致的環境惡化問題嚴重危害著人類的健康。可持續發展成為能源行業所不得不面對的問題。自然界中存在大量的可再生清潔能源，如風能、水能、太陽能和地熱能等，由于儲量大、可再生和清潔無污染等特點，在能源結構中的比重逐年提高，并將逐步取代化石能源。其中，太陽能的潛力尤為巨大，具有的潔凈性和永久性等突出優點，使太陽電池器件的研究開發成為近幾十年來科學界和產業界持續關注的一大熱點。

與此同時，在人們日常生活中，我們出門隨身攜帶的電子設備越來越多，例如手機、平板電腦、智能手表和AI眼鏡等。這些電子設備的使用都離不開電源。目前驅動它們的主要還是安裝在設備內部的蓄電池中儲存的電能，一旦耗盡，所有的電子設備都將癱瘓，給使用者帶來不便。由此可見，新型電源器件的開發顯得越發的重要了，設計可穿戴的太陽電池作為電子設備的移動電源是一種很好解決方案。所以，本發明創造了一種在織物上直接構筑鈣鈦礦太陽電池的新穎方法，其意義在于既能減少使用化石能源避免環境污染，又能作應急之需為可穿戴電子設備提供可靠的電源。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種基于織物基底的柔性鈣鈦礦太陽電池的制備方法。利用脫模法工藝，先制備能夠作為鈣鈦礦太陽電池的導電織物載體，然后在基底上構筑鈣鈦礦太陽電池的各個功能層，最終制得柔性織物鈣鈦礦太陽電池。

本發明采用的技術方案如下：

本發明包括以下步驟：

1)制備導電織物基底：使用脫模工藝依次在基片上制備納米銀線溶液、高聚物溶液和織物，揭下后制備得到自下而上依次為織物、高聚物薄膜和納米銀線膜的導電織物基底；

2)制備聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEODT)-聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)空穴傳輸層：將步驟1)中制備的導電織物基底固定在旋涂儀上，旋涂聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEODT)-聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶液于導電織物基底上，干燥成膜后制備得到樣品Ⅰ；

3)制備鈣鈦礦層：將步驟2)中制備的樣品Ⅰ固定在旋涂儀上，依次旋涂碘化鉛前驅體溶液和甲基碘化氨(CH₃NH₃I)的異丙醇溶液，干燥生成鈣鈦礦薄膜，制備得到樣品Ⅱ；

4)制備電子傳輸層：將步驟3)中制備的樣品Ⅱ固定在旋涂儀上，旋涂PC₆₁BM的氯苯溶液，轉速為2000轉/分鐘，旋涂30秒，80攝氏度干燥生成PC₆₁BM薄膜，制備得到樣品Ⅲ；

5)制備金屬電極：將步驟4)中制備的樣品Ⅲ放置在真空鍍膜儀上，在樣品Ⅲ表面沉積一層金屬銀薄膜，厚度為80～120納米，制備得到基于織物基底的柔性鈣鈦礦太陽電池。

所述步驟1)中，制備導電織物基底的具體方法為：采用旋涂法制備納米銀線膜，然后放置在加熱板上加熱干燥；在納米銀線膜上刮涂高聚物得到高聚物薄膜；在高聚物固化前將織物覆蓋其上；固化后將納米銀線膜、高聚物薄膜和織物一同揭下得到導電織物基底。所述旋涂法的旋涂轉速為1000～2000轉/分鐘，旋涂時間為20～40秒，加熱溫度為110～130攝氏度，加熱時間為5～15分鐘。