[發(fā)明專利]一種PET-ITO/TiO2/P（VDF/TrFE）透明柔性復(fù)合光陽(yáng)極

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910355079.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110164698A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紅霞;席俊華;李昕;吳科涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G9/20
• 分類號(hào): H01G9/20
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發(fā)明公開(kāi)一種PET?ITO/TiO₂/P(VDF/TrFE)透明柔性復(fù)合光陽(yáng)極。依次包括PET?ITO襯底、TiO₂薄膜、P(VDF/TrFE)薄膜；TiO₂薄膜的厚度為30～100nm，P(VDF/TrFE)薄膜的厚度為40～100nm。通過(guò)施加正反向電壓對(duì)P(VDF/TrFE)薄膜進(jìn)行鐵電極化，外加正反向極化電壓范圍為3～8V。本發(fā)明通過(guò)對(duì)P(VDF/TrFE)薄膜本身的鐵電效應(yīng)來(lái)改變其內(nèi)建電場(chǎng)，從而有效的調(diào)控P(VDF/TrFE)/TiO₂界面的能帶結(jié)構(gòu)，以期有效對(duì)載流子進(jìn)行分離，從而提高光陽(yáng)極的光電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于清潔可再生新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于P(VDF/TrFE)(70/30)鐵電效應(yīng)的PET-ITO/TiO₂/P(VDF/TrFE)透明柔性復(fù)合光陽(yáng)極。

背景技術(shù)

隨著能源的日益缺乏和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人們迫切地需要開(kāi)發(fā)利用可再生清潔能源。太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭、且清潔無(wú)污染的綠色能源。在眾多太陽(yáng)能的利用方法中，光陽(yáng)極光電化學(xué)法分解水吸引了眾多研究者的關(guān)注。光電化學(xué)法分解水利用半導(dǎo)體光陽(yáng)極吸收太陽(yáng)能把水分解為氫氣和氧氣。當(dāng)入射光的能量大于等于半導(dǎo)體的能帶時(shí)，光能被吸收，價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子和空穴。電子和空穴遷移到材料表面，與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣和氫氣。TiO₂光陽(yáng)極性能穩(wěn)定，耐酸堿，無(wú)污染，是最常用的光陽(yáng)極材料。但是，TiO₂光陽(yáng)極中光生電子空穴容易復(fù)合，導(dǎo)致產(chǎn)氫效率很低。同時(shí)，傳統(tǒng)的TiO₂光陽(yáng)極均以剛性導(dǎo)電材料(FTO)為基底，若以透明柔性輕質(zhì)量的塑料為基底，則可以大大拓展光陽(yáng)極的應(yīng)用范圍；而且柔性基底可以減小器件重量，方便大規(guī)模生產(chǎn)加工，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明即是基于透明塑料導(dǎo)電基底PET-ITO(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-氧化銦錫)的透明柔性光陽(yáng)極。聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物薄膜，是一種透明柔性高分子鐵電材料，因?yàn)榫哂泻芎玫蔫F電性，壓電性和介電調(diào)諧率、熱釋電、電熱效應(yīng)等得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,人們對(duì)其在非揮發(fā)性存儲(chǔ)器、晶體管及開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域的應(yīng)用做了大量的研究。本發(fā)明利用P(VDF/TrFE)良好的鐵電極化性能來(lái)提高TiO₂中載流子的分離傳輸效率。本發(fā)明提供了一種能提高載流子的分離傳輸效率的透明柔性光陽(yáng)極的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于P(VDF/TrFE)鐵電效應(yīng)的PET-ITO/TiO₂/P(VDF/TrFE)透明柔性復(fù)合光陽(yáng)極。

本發(fā)明包括PET-ITO/TiO₂/P(VDF/TrFE)復(fù)合光陽(yáng)極，從下至上依次包括PET-ITO襯底、TiO₂薄膜、P(VDF/TrFE)薄膜；TiO₂薄膜的厚度為30～100nm，P(VDF/TrFE)薄膜的厚度為40～100nm。通過(guò)施加正反向電壓對(duì)P(VDF/TrFE)薄膜進(jìn)行鐵電極化，外加正反向極化電壓范圍為3～8V。通過(guò)將TiO₂的半導(dǎo)體性能和P(VDF/TrFE)的鐵電特性相結(jié)合，通過(guò)正反向電壓極化來(lái)改變P(VDF/TrFE)薄膜的內(nèi)建電場(chǎng)，從而調(diào)控TiO₂/P(VDF/TrFE)界面的能帶結(jié)構(gòu)；在正向極化下，極化方向與自發(fā)極化方向一致，內(nèi)建電場(chǎng)增強(qiáng)，TiO₂/P(VDF/TrFE)界面勢(shì)壘高度會(huì)增加，提高了載流子的分離傳輸性能；而在反向極化下，TiO₂/P(VDF/TrFE)界面勢(shì)壘高度會(huì)減小，不利于光生載流子的分離。

所述的PET-ITO直接購(gòu)買得到。

所述的TiO₂薄膜采用旋涂法制備，旋涂液由10ml無(wú)水乙醇，0.7ml鈦酸異丙酯，0.5ml的鹽酸組成；旋涂速度5000轉(zhuǎn)/秒，在500℃下進(jìn)行退火；TiO₂薄膜的厚度為30～100nm，通過(guò)改變旋涂次數(shù)來(lái)改變薄膜的厚度。